Paano gumawa ng fuel cell gamit ang iyong sariling mga kamay. DIY biofuel cells
Ipinasok ko ang filler hose na angkop sa leeg ng tagapuno ng gasolina at pinihit ito ng kalahating pagliko upang mai-seal ang koneksyon. Isang pag-click sa toggle switch - at ang kumikislap na LED sa gas pump na may malaking inskripsiyon na h3 ay nagpapahiwatig na nagsimula na ang pag-refuel. Isang minuto - at puno na ang tangke, maaari kang pumunta!
Ang mga eleganteng contour ng katawan, napakababang suspensyon, mga low-profile na slick ay nagbibigay ng tunay na lahi ng karera. Sa pamamagitan ng transparent na takip, makikita ang isang masalimuot na network ng mga pipeline at cable. Nakakita na ako ng katulad na solusyon sa isang lugar... Oh oo, sa Audi R8 ang makina ay nakikita rin sa likurang bintana. Ngunit sa Audi ito ay tradisyonal na gasolina, at ang kotse na ito ay tumatakbo sa hydrogen. Tulad ng BMW Hydrogen 7, ngunit hindi katulad ng huli, walang internal combustion engine. Ang tanging gumagalaw na bahagi ay ang steering gear at ang electric motor rotor. At ang enerhiya para dito ay ibinibigay ng isang fuel cell. Ang kotse na ito ay ginawa ng Singaporean na kumpanya na Horizon Fuel Cell Technologies, na dalubhasa sa pagbuo at paggawa ng mga fuel cell. Noong 2009, ipinakilala na ng British company na Riversimple ang isang urban hydrogen car na pinapagana ng mga fuel cell ng Horizon Fuel Cell Technologies. Ito ay binuo sa pakikipagtulungan sa Oxford at Cranfield Unibersidad. Ngunit ang Horizon H-racer 2.0 ay isang solong pag-unlad.
Ang fuel cell ay binubuo ng dalawang porous electrodes na pinahiran ng isang layer ng catalyst at pinaghihiwalay ng isang proton exchange membrane. Ang hydrogen sa anode catalyst ay na-convert sa mga proton at electron, na naglalakbay sa anode at isang panlabas na de-koryenteng circuit patungo sa katod, kung saan ang hydrogen at oxygen ay muling pinagsama upang bumuo ng tubig.
"Pumunta ka!" - tinutulak ako ng editor-in-chief gamit ang kanyang siko sa istilong Gagarin. Ngunit hindi masyadong mabilis: kailangan mo munang "painitin" ang fuel cell sa bahagi ng pagkarga. Inilipat ko ang toggle switch sa "warm up" mode at maghintay para sa inilaang oras. Pagkatapos, kung sakali, i-top up ko ang tangke hanggang sa mapuno ito. Ngayon tayo na: ang kotse, ang makinang umuugong nang maayos, ay umuusad. Ang dynamics ay kahanga-hanga, bagaman, sa pamamagitan ng paraan, ano pa ang maaari mong asahan mula sa isang de-koryenteng kotse - ang metalikang kuwintas ay pare-pareho sa anumang bilis. Bagaman hindi nagtagal - ang isang buong tangke ng hydrogen ay tumatagal lamang ng ilang minuto (Nangangako ang Horizon na maglalabas ng isang bagong bersyon sa malapit na hinaharap, kung saan ang hydrogen ay hindi nakaimbak bilang isang gas sa ilalim ng presyon, ngunit pinananatili ng isang porous na materyal sa adsorber. ). At, tapat na pagsasalita, ito ay hindi masyadong kontrolado - mayroon lamang dalawang mga pindutan sa remote control. Ngunit sa anumang kaso, nakakalungkot na isa lamang itong laruang kontrolado ng radyo, na nagkakahalaga sa amin ng $150. Hindi namin iisipin ang pagmamaneho ng isang tunay na kotse na may mga fuel cell para sa kapangyarihan.
Ang tangke, isang nababanat na lalagyan ng goma sa loob ng isang matibay na pambalot, ay umuunat kapag nagre-refuel at gumagana bilang isang fuel pump, "pinipisil" ang hydrogen sa fuel cell. Upang hindi ma-overfill ang tangke, ang isa sa mga fitting ay konektado sa isang plastic tube sa emergency pressure relief valve.
Gasolinahan
Gawin mo mag-isa
Ang makina ng Horizon H-racer 2.0 ay ibinibigay bilang isang kit para sa malakihang pagpupulong (uri ng do-it-yourself), maaari mo itong bilhin, halimbawa, sa Amazon. Gayunpaman, ang pag-assemble nito ay hindi mahirap - ilagay lamang ang fuel cell sa lugar at i-secure ito gamit ang mga turnilyo, ikonekta ang mga hose sa tangke ng hydrogen, fuel cell, filler neck at emergency valve, at ang natitira lamang ay ilagay ang itaas na bahagi ng katawan sa lugar, hindi nakakalimutan ang mga bumper sa harap at likuran. Kasama sa kit ang isang filling station na gumagawa ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig. Pinapatakbo ito ng dalawang AA na baterya, at kung gusto mong maging ganap na "malinis" ang enerhiya, ng mga solar panel (kasama rin ang mga ito sa kit).
www.popmech.ru
Paano gumawa ng fuel cell gamit ang iyong sariling mga kamay?
Siyempre, ang pinakasimpleng solusyon sa problema ng pagtiyak ng patuloy na operasyon ng mga sistemang walang gasolina ay ang pagbili ng isang handa na pangalawang mapagkukunan ng enerhiya sa isang haydroliko o anumang iba pang batayan, ngunit sa kasong ito ay tiyak na hindi posible na maiwasan ang karagdagang gastos, at sa prosesong ito medyo mahirap isaalang-alang ang anumang ideya para sa paglipad ng malikhaing pag-iisip. Bilang karagdagan, ang paggawa ng isang fuel cell gamit ang iyong sariling mga kamay ay hindi kasing hirap ng iniisip mo sa unang sulyap, at kahit na ang pinaka walang karanasan na craftsman ay maaaring makayanan ang gawain kung ninanais. Bilang karagdagan, ang isang higit sa kaaya-ayang bonus ay ang mababang halaga ng paglikha ng elementong ito, dahil sa kabila ng lahat ng mga benepisyo at kahalagahan nito, madali mong magagawa ang mga paraan na mayroon ka na.
Sa kasong ito, ang tanging nuance na dapat isaalang-alang bago makumpleto ang gawain ay maaari kang gumawa ng isang napakababang-kapangyarihan na aparato gamit ang iyong sariling mga kamay, at ang pagpapatupad ng mas advanced at kumplikadong mga pag-install ay dapat pa ring iwanan sa mga kwalipikadong espesyalista. Tulad ng para sa pagkakasunud-sunod ng trabaho at ang pagkakasunud-sunod ng mga aksyon, ang unang hakbang ay upang makumpleto ang katawan, kung saan ito ay pinakamahusay na gumamit ng makapal na pader na plexiglass (hindi bababa sa 5 sentimetro). Para sa pagdikit ng mga dingding ng kaso at pag-install ng mga panloob na partisyon, kung saan pinakamahusay na gumamit ng mas manipis na plexiglass (sapat na ang 3 milimetro), perpektong gumamit ng dalawang-composite na pandikit, kahit na kung gusto mo, maaari kang gumawa ng mataas na kalidad na paghihinang sa iyong sarili. gamit ang mga sumusunod na proporsyon: bawat 100 gramo ng chloroform - 6 gramo na shavings mula sa parehong plexiglass.
Sa kasong ito, ang proseso ay dapat na isagawa ng eksklusibo sa ilalim ng hood. Upang masangkapan ang kaso sa tinatawag na sistema ng alisan ng tubig, kinakailangan na maingat na mag-drill ng isang butas sa harap na dingding nito, ang diameter nito ay eksaktong tumutugma sa mga sukat ng plug ng goma, na nagsisilbing isang uri ng gasket sa pagitan ang kaso at ang glass drain tube. Tulad ng para sa laki ng tubo mismo, ang perpektong lapad nito ay dapat na lima hanggang anim na milimetro, bagaman ang lahat ay nakasalalay sa uri ng istraktura na idinisenyo. Mas malamang na sabihin na ang lumang gas mask na nakalista sa listahan ng mga kinakailangang elemento para sa paggawa ng fuel cell ay magdudulot ng ilang sorpresa sa mga potensyal na mambabasa ng artikulong ito. Samantala, ang buong benepisyo ng device na ito ay nakasalalay sa activated carbon na matatagpuan sa mga compartment ng respirator nito, na maaaring magamit sa ibang pagkakataon bilang mga electrodes.
Dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang pulbos na pagkakapare-pareho, upang mapabuti ang disenyo kakailanganin mo ng naylon na medyas, mula sa kung saan madali kang makagawa ng isang bag at ilagay ang karbon sa loob nito, kung hindi man ay lalabas lamang ito sa butas. Tulad ng para sa function ng pamamahagi, ang konsentrasyon ng gasolina ay nangyayari sa unang silid, habang ang oxygen na kinakailangan para sa normal na paggana ng fuel cell, sa kabaligtaran, ay magpapalipat-lipat sa huling, ikalimang kompartimento. Ang electrolyte mismo, na matatagpuan sa pagitan ng mga electrodes, ay dapat ibabad sa isang espesyal na solusyon (gasolina na may paraffin sa isang ratio na 125 hanggang 2 mililitro), at dapat itong gawin bago ilagay ang air electrolyte sa ikaapat na kompartimento. Upang matiyak ang wastong kondaktibiti, ang mga plato ng tanso na may mga pre-soldered wire ay inilalagay sa ibabaw ng karbon, kung saan ang kuryente ay ipapadala mula sa mga electrodes.
Ang yugto ng disenyo na ito ay maaaring ligtas na isaalang-alang ang huling yugto, pagkatapos kung saan ang tapos na aparato ay sisingilin, kung saan kakailanganin ang isang electrolyte. Upang maihanda ito, kailangan mong paghaluin ang ethyl alcohol na may distilled water sa pantay na mga bahagi at simulan ang unti-unting pagpapakilala ng caustic potassium sa rate na 70 gramo bawat baso ng likido. Ang unang pagsubok ng manufactured device ay nagsasangkot ng sabay na pagpuno sa una (fuel liquid) at pangatlo (electrolyte na ginawa mula sa ethyl alcohol at caustic potassium) na mga lalagyan ng plexiglass housing.
uznay-kak.ru
Hydrogen fuel cells | LAVENT
Matagal ko nang gustong sabihin sa iyo ang tungkol sa isa pang direksyon ng kumpanya ng Alfaintek. Ito ang pagbuo, pagbebenta at serbisyo ng mga hydrogen fuel cell. Gusto kong ipaliwanag agad ang sitwasyon sa mga fuel cell na ito sa Russia.
Dahil sa medyo mataas na gastos at ang kumpletong kakulangan ng mga istasyon ng hydrogen para sa pagsingil ng mga fuel cell na ito, ang kanilang pagbebenta sa Russia ay hindi inaasahan. Gayunpaman, sa Europa, lalo na sa Finland, ang mga fuel cell na ito ay nakakakuha ng katanyagan taun-taon. Ano ang sikreto? Tingnan natin. 
Ang device na ito ay environment friendly, madaling gamitin at epektibo. Ito ay tumulong sa isang tao kung saan kailangan niya ng kuryente. Maaari mo itong dalhin sa kalsada, sa paglalakad, o gamitin sa iyong country house o apartment bilang isang autonomous source ng kuryente.
Ang kuryente sa isang fuel cell ay nabuo sa pamamagitan ng isang kemikal na reaksyon ng hydrogen mula sa tangke na may metal hydride at oxygen mula sa hangin. Ang silindro ay hindi sumasabog at maaaring maimbak sa iyong aparador ng maraming taon, naghihintay sa mga pakpak. Ito marahil ang isa sa mga pangunahing bentahe ng teknolohiyang ito ng pag-iimbak ng hydrogen. Ito ang imbakan ng hydrogen na isa sa mga pangunahing problema sa pagbuo ng hydrogen fuel. Natatanging bagong magaan na fuel cell na nagko-convert ng hydrogen sa kumbensyonal na kuryente nang ligtas, tahimik at walang emisyon.
Ang ganitong uri ng kuryente ay maaaring gamitin sa mga lugar kung saan walang sentral na kuryente, o bilang emergency power source.
Hindi tulad ng mga maginoo na baterya, na kailangang singilin at idiskonekta mula sa mga de-koryenteng consumer sa panahon ng proseso ng pag-charge, gumagana ang isang fuel cell bilang isang "matalinong" device. Ang teknolohiyang ito ay nagbibigay ng walang patid na kapangyarihan sa buong panahon ng paggamit salamat sa natatanging power saving function kapag pinapalitan ang lalagyan ng gasolina, na nagpapahintulot sa user na huwag patayin ang consumer. Sa isang saradong kaso, ang mga fuel cell ay maaaring maimbak nang ilang taon nang hindi nawawala ang dami ng hydrogen at binabawasan ang kanilang kapangyarihan.
Ang fuel cell ay idinisenyo para sa mga siyentipiko at mananaliksik, tagapagpatupad ng batas, mga tagatugon sa emerhensiya, mga may-ari ng bangka at marina, at sinumang nangangailangan ng mapagkakatiwalaang pinagmumulan ng kuryente sakaling magkaroon ng emerhensiya. 
Maaari kang makakuha ng 12 volts o 220 volts at pagkatapos ay magkakaroon ka ng sapat na enerhiya upang patakbuhin ang iyong TV, stereo, refrigerator, coffee maker, kettle, vacuum cleaner, drill, microstove at iba pang mga electrical appliances.
Ang mga hydrocell fuel cell ay maaaring ibenta bilang isang yunit o sa mga baterya ng 2-4 na mga cell. Ang dalawa o apat na elemento ay maaaring pagsamahin sa alinman sa pagtaas ng kapangyarihan o pagtaas ng amperage. 
ORAS NG PAGPAPATIGAY NG MGA KAGAMITAN NG SAMBAHAY NA MAY MGA FUEL CELL
| Mga kagamitang elektrikal | Oras ng pagpapatakbo bawat araw (min.) | Kailangan kapangyarihan bawat araw (Wh) | Oras ng pagpapatakbo gamit ang mga fuel cell |
|||
| Electric kettle | ||||||
| Tagapaggawa ng kape | ||||||
| Microslab | ||||||
| TV | ||||||
| 1 bombilya 60W | ||||||
| 1 bombilya 75W | ||||||
| 3 bombilya 60W | ||||||
| Computer laptop | ||||||
| Refrigerator | ||||||
| Ilaw sa pagtitipid ng enerhiya | ||||||
* - Tuloy tuloy na operasyon
Ang mga fuel cell ay ganap na naka-charge sa mga espesyal na istasyon ng hydrogen. Ngunit paano kung maglakbay ka nang malayo sa kanila at walang paraan upang mag-recharge? Lalo na para sa mga ganitong kaso, ang mga espesyalista ng Alfaintek ay nakabuo ng mga cylinder para sa pag-iimbak ng hydrogen, kung saan ang mga fuel cell ay gagana nang mas matagal.
Dalawang uri ng mga cylinder ang magagamit: NS-MN200 at NS-MN1200. Ang pinagsama-samang NS-MN200 ay bahagyang mas malaki kaysa sa isang lata ng Coca-Cola, mayroon itong 230 litro ng hydrogen, na katumbas ng 40Ah (12V), at tumitimbang lamang ng 2.5 kg .Ang metal hydride cylinder na NS-MH1200 ay mayroong 1200 litro ng hydrogen, na tumutugma sa 220Ah (12V). Ang bigat ng silindro ay 11 kg.
Ang metal hydride technique ay isang ligtas at madaling paraan upang mag-imbak, mag-transport at gumamit ng hydrogen. Kapag naka-imbak bilang isang metal hydride, ang hydrogen ay nasa anyo ng isang kemikal na tambalan sa halip na isang gas na anyo. Ginagawang posible ng pamamaraang ito na makakuha ng sapat na mataas na density ng enerhiya. Ang bentahe ng paggamit ng metal hydride ay ang presyon sa loob ng silindro ay 2-4 bar lamang.Ang silindro ay hindi sumasabog at maaaring maimbak nang maraming taon nang hindi binabawasan ang dami ng sangkap. Dahil ang hydrogen ay naka-imbak bilang isang metal hydride, ang kadalisayan ng hydrogen na nakuha mula sa silindro ay napakataas sa 99.999%. Ang mga metal hydride hydrogen storage cylinders ay maaaring gamitin hindi lamang sa HC 100,200,400 fuel cell, kundi pati na rin sa ibang mga kaso kung saan kailangan ang purong hydrogen. Ang mga cylinder ay madaling ikonekta sa isang fuel cell o iba pang device gamit ang quick-connect connector at flexible hose.
Nakakalungkot na ang mga fuel cell na ito ay hindi ibinebenta sa Russia. Ngunit sa ating populasyon ay napakaraming tao ang nangangailangan nito. Buweno, maghihintay kami at tingnan, at makikita mo, magkakaroon kami ng ilan. Pansamantala, bibili tayo ng energy-saving light bulbs na ipinataw ng estado.
P.S. Mukhang nawala na sa limot ang paksa. Napakaraming taon pagkatapos isulat ang artikulong ito, wala pa ring nangyari. Siguro hindi ako tumitingin kung saan-saan, siyempre, ngunit kung ano ang nakakakuha ng aking mata ay hindi kasiya-siya. Maganda ang teknolohiya at ideya, ngunit wala pa silang nakikitang pag-unlad.
lavent.ru
Ang fuel cell ay isang hinaharap na magsisimula ngayon!
Itinuturing ng simula ng ika-21 siglo ang ekolohiya bilang isa sa pinakamahalagang pandaigdigang hamon. At ang unang bagay na dapat bigyang pansin sa kasalukuyang mga kondisyon ay ang paghahanap at paggamit ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Sila ang may kakayahang pigilan ang polusyon sa ating kapaligiran, gayundin ang tuluyang pag-abandona sa patuloy na pagtaas ng presyo ng hydrocarbon-based fuels.
Sa ngayon, ang mga pinagmumulan ng enerhiya tulad ng mga solar cell at wind turbine ay nakahanap ng aplikasyon. Ngunit, sa kasamaang-palad, ang kanilang kawalan ay nauugnay sa pagtitiwala sa panahon, pati na rin sa panahon at oras ng araw. Para sa kadahilanang ito, ang kanilang paggamit sa astronautics, sasakyang panghimpapawid at automotive na industriya ay unti-unting inabandona, at para sa nakatigil na paggamit ay nilagyan sila ng pangalawang mapagkukunan ng kuryente - mga baterya.
Gayunpaman, ang pinakamahusay na solusyon ay isang fuel cell, dahil hindi ito nangangailangan ng patuloy na pag-recharging ng enerhiya. Ito ay isang aparato na may kakayahang magproseso at mag-convert ng iba't ibang uri ng gasolina (gasolina, alkohol, hydrogen, atbp.) nang direkta sa elektrikal na enerhiya.
Ang isang fuel cell ay gumagana sa sumusunod na prinsipyo: ang gasolina ay ibinibigay mula sa labas, na na-oxidize ng oxygen, at ang enerhiya na inilabas ay na-convert sa kuryente. Tinitiyak ng prinsipyong ito ng operasyon ang halos walang hanggang operasyon.
Mula noong katapusan ng ika-19 na siglo, pinag-aralan ng mga siyentipiko ang fuel cell mismo at patuloy na nakabuo ng mga bagong pagbabago nito. Kaya, ngayon, depende sa mga kondisyon ng operating, mayroong alkaline o alkaline (AFC), direktang borohydrate (DBFC), electro-galvanic (EGFC), direktang methanol (DMFC), zinc-air (ZAFC), microbial (MFC), mga modelo batay sa formic acid (DFAFC) at metal hydride (MHFC) ay kilala rin.
Ang isa sa mga pinaka-promising ay ang hydrogen fuel cell. Ang paggamit ng hydrogen sa mga planta ng kuryente ay sinamahan ng isang makabuluhang pagpapalabas ng enerhiya, at ang tambutso mula sa naturang aparato ay purong singaw ng tubig o inuming tubig, na hindi nagdudulot ng anumang banta sa kapaligiran.
Ang matagumpay na pagsubok ng mga fuel cell ng ganitong uri sa spacecraft ay kamakailan-lamang na pumukaw ng malaking interes sa mga tagagawa ng electronics at iba't ibang kagamitan. Kaya, ipinakita ng kumpanya ng PolyFuel ang isang miniature hydrogen fuel cell para sa mga laptop. Ngunit ang masyadong mataas na halaga ng naturang aparato at ang mga kahirapan sa walang harang na pag-refueling ay naglilimita sa pang-industriyang produksyon at malawak na pamamahagi nito. Ang Honda ay gumagawa din ng mga automotive fuel cell sa loob ng mahigit 10 taon. Gayunpaman, ang ganitong uri ng transportasyon ay hindi ibinebenta, ngunit para lamang sa opisyal na paggamit ng mga empleyado ng kumpanya. Ang mga sasakyan ay nasa ilalim ng pangangasiwa ng mga inhinyero.
Maraming tao ang nagtataka kung posible bang mag-ipon ng fuel cell gamit ang kanilang sariling mga kamay. Pagkatapos ng lahat, ang isang makabuluhang bentahe ng isang gawang bahay na aparato ay magiging isang maliit na pamumuhunan, sa kaibahan sa isang pang-industriyang modelo. Para sa miniature na modelo, kakailanganin mo ng 30 cm ng platinum-coated nickel wire, isang maliit na piraso ng plastik o kahoy, isang 9-volt na clip ng baterya at ang baterya mismo, malinaw na adhesive tape, isang baso ng tubig at isang voltmeter. Ang ganitong aparato ay magpapahintulot sa iyo na makita at maunawaan ang kakanyahan ng trabaho, ngunit, siyempre, hindi posible na makabuo ng kuryente para sa kotse.
fb.ru
Hydrogen fuel cells: isang maliit na kasaysayan | Hydrogen
Sa ngayon, ang problema ng kakulangan ng tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya at ang pagkasira ng ekolohiya ng planeta sa kabuuan dahil sa kanilang paggamit ay partikular na talamak. Iyon ang dahilan kung bakit, kamakailan, ang mga makabuluhang mapagkukunan sa pananalapi at mga mapagkukunang intelektwal ay ginugol sa pagbuo ng mga potensyal na promising na kapalit para sa mga hydrocarbon fuel. Ang hydrogen ay maaaring maging isang kapalit sa malapit na hinaharap, dahil ang paggamit nito sa mga planta ng kuryente ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya, at ang tambutso ay singaw ng tubig, iyon ay, hindi ito nagdudulot ng panganib sa kapaligiran.
Sa kabila ng ilang mga teknikal na paghihirap na umiiral pa rin sa pagpapatupad ng hydrogen-based na mga fuel cell, maraming mga tagagawa ng kotse ang pinahahalagahan ang pangako ng teknolohiya at aktibong bumubuo ng mga prototype ng mga production car na may kakayahang gumamit ng hydrogen bilang pangunahing gasolina. Bumalik sa dalawang libo at labing-isa, ipinakita ng Daimler AG ang mga konseptwal na modelo ng Mercedes-Benz na may mga hydrogen power plant. Bilang karagdagan, ang kumpanyang Koreano na Hyndayi ay opisyal na inihayag na hindi na ito nagnanais na bumuo ng mga de-koryenteng sasakyan, ngunit itutuon ang lahat ng mga pagsisikap nito sa pagbuo ng isang abot-kayang hydrogen car.
Sa kabila ng katotohanan na ang mismong ideya ng paggamit ng hydrogen bilang gasolina ay hindi ligaw para sa marami, karamihan ay walang ideya kung paano gumagana ang mga fuel cell na gumagamit ng hydrogen at kung ano ang kapansin-pansin sa kanila.
Upang maunawaan ang kahalagahan ng teknolohiya, iminumungkahi naming tingnan ang kasaysayan ng mga hydrogen fuel cell.
Ang unang tao na naglalarawan sa potensyal ng paggamit ng hydrogen sa isang fuel cell ay isang Aleman, si Christian Friedrich. Noong 1838, inilathala niya ang kanyang trabaho sa isang sikat na siyentipikong journal noong panahong iyon.
Sa susunod na taon, isang prototype ng isang magagamit na baterya ng hydrogen ay nilikha ng isang hukom mula sa Uhls, si Sir William Robert Grove. Gayunpaman, ang kapangyarihan ng aparato ay masyadong maliit kahit na sa pamamagitan ng mga pamantayan ng oras na iyon, kaya ang praktikal na paggamit nito ay wala sa tanong.
Kung tungkol sa terminong "fuel cell," utang nito ang pagkakaroon nito sa mga siyentipiko na sina Ludwig Mond at Charles Langer, na noong 1889 ay nagtangkang lumikha ng fuel cell na tumatakbo sa hangin at coke oven gas. Ayon sa iba pang mga mapagkukunan, ang termino ay unang ginamit ni William White Jaques, na unang nagpasya na gumamit ng phosphoric acid sa isang electrolyte.
Noong 1920s, maraming pag-aaral ang isinagawa sa Germany, na nagresulta sa pagkatuklas ng solid oxide fuel cells at mga paraan para magamit ang carbonate cycle. Kapansin-pansin na ang mga teknolohiyang ito ay epektibong ginagamit sa ating panahon.
Noong 1932, nagsimulang magtrabaho ang inhinyero na si Francis T Bacon sa direktang pagsasaliksik ng mga fuel cell na nakabatay sa hydrogen. Bago sa kanya, ginamit ng mga siyentipiko ang isang itinatag na pamamaraan - ang mga porous na platinum electrodes ay inilagay sa sulfuric acid. Ang halatang kawalan ng gayong pamamaraan ay namamalagi, una sa lahat, sa hindi makatarungang mataas na gastos dahil sa paggamit ng platinum. Bilang karagdagan, ang paggamit ng caustic sulfuric acid ay nagdulot ng banta sa kalusugan, at kung minsan maging sa buhay, ng mga mananaliksik. Nagpasya si Bacon na i-optimize ang circuit at pinalitan ang platinum ng nickel, at gumamit ng alkaline na komposisyon bilang electrolyte.
Salamat sa produktibong trabaho upang mapabuti ang kanyang teknolohiya, iniharap na ni Bacon noong 1959 sa publiko ang kanyang orihinal na hydrogen fuel cell, na gumawa ng 5 kW at maaaring magpagana ng welding machine. Tinawag niya ang ipinakita na aparato na "Bacon Cell".
Noong Oktubre ng parehong taon, isang natatanging traktor ang nilikha na tumatakbo sa hydrogen at gumawa ng dalawampung lakas-kabayo.
Noong mga ikaanimnapung taon ng ikadalawampu siglo, binuo ng kumpanyang Amerikano na General Electric ang scheme na binuo ni Bacon at inilapat ito sa mga programa sa espasyo ng Apollo at NASA Gemini. Ang mga eksperto mula sa NASA ay dumating sa konklusyon na ang paggamit ng isang nuclear reactor ay masyadong mahal, teknikal na mahirap at hindi ligtas. Bilang karagdagan, kinailangan naming iwanan ang paggamit ng mga baterya kasama ng mga solar panel dahil sa malalaking sukat ng mga ito. Ang solusyon sa problema ay ang mga hydrogen fuel cell, na may kakayahang magbigay ng enerhiya sa spacecraft at sa mga tripulante nito ng malinis na tubig.
Ang unang bus na gumagamit ng hydrogen bilang gasolina ay itinayo noong 1993. At ang mga prototype ng mga pampasaherong sasakyan na pinapagana ng mga hydrogen fuel cell ay ipinakita na noong 1997 ng mga pandaigdigang tatak ng sasakyan gaya ng Toyota at Daimler Benz.
Medyo kakaiba na ang isang promising environmentally friendly na gasolina, na ibinebenta labinlimang taon na ang nakalilipas sa isang kotse, ay hindi pa naging laganap. Mayroong maraming mga kadahilanan para dito, ang mga pangunahing, marahil, ay pampulitika at ang mga kahilingan para sa paglikha ng naaangkop na imprastraktura. Umaasa tayo na ang hydrogen ay magkakaroon pa rin ng say at maging isang makabuluhang katunggali sa mga de-kuryenteng sasakyan.(odnaknopka)
energycraft.org
Nilikha noong 07/14/2012 20:44 May-akda: Alexey NorkinAng aming materyal na lipunan na walang enerhiya ay hindi lamang maaaring umunlad, ngunit kahit na umiiral sa lahat. Saan nanggagaling ang enerhiya? Hanggang kamakailan, ang mga tao ay gumamit lamang ng isang paraan upang makuha ito; nakipaglaban kami sa kalikasan, sinusunog ang mga nakuhang tropeo sa mga hurno ng mga unang home hearth, pagkatapos ay mga steam locomotive at malalakas na thermal power plant.
Walang mga label sa kilowatt-hours na ginagamit ng modernong karaniwang tao na magsasaad kung gaano karaming taon ang kalikasan ay nagtrabaho upang matamasa ng sibilisadong tao ang mga pakinabang ng teknolohiya, at kung ilang taon pa siyang kailangang magtrabaho para maayos ang pinsalang dulot ng sa kanya ng gayong sibilisasyon. Gayunpaman, mayroong lumalagong pag-unawa sa lipunan na maya-maya ay magwawakas ang ilusyon na idyll. Parami nang parami, ang mga tao ay nag-iimbento ng mga paraan upang magbigay ng enerhiya para sa kanilang mga pangangailangan na may kaunting pinsala sa kalikasan.
Ang mga hydrogen fuel cell ay ang Holy Grail ng malinis na enerhiya. Pinoproseso nila ang hydrogen, isa sa mga karaniwang elemento ng periodic table, at naglalabas lamang ng tubig, ang pinakakaraniwang sangkap sa planeta. Ang malarosas na larawan ay nasisira ng kakulangan ng mga tao sa pag-access sa hydrogen bilang isang sangkap. Marami nito, ngunit nasa isang nakatali na estado, at ang pagkuha nito ay mas mahirap kaysa sa pagbomba ng langis mula sa kalaliman o paghuhukay ng karbon.
Ang isa sa mga opsyon para sa malinis at environment friendly na produksyon ng hydrogen ay microbial fuel cells (MTB), na gumagamit ng mga microorganism upang mabulok ang tubig sa oxygen at hydrogen. Hindi rin maayos ang lahat dito. Ang mga mikrobyo ay gumagawa ng isang mahusay na trabaho sa paggawa ng malinis na gasolina, ngunit upang makamit ang kahusayan na kinakailangan sa pagsasanay, ang MTB ay nangangailangan ng isang katalista na nagpapabilis sa isa sa mga kemikal na reaksyon ng proseso.
Ang katalista na ito ay ang mahalagang metal na platinum, ang halaga nito ay ginagawang hindi makatwiran ang paggamit ng MTB sa ekonomiya at halos imposible.
Ang mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Wisconsin-Milwaukee ay nakahanap ng kapalit para sa mamahaling katalista. Sa halip na platinum, iminungkahi nila ang paggamit ng mga murang nanorod na gawa sa kumbinasyon ng carbon, nitrogen at iron. Ang bagong katalista ay binubuo ng mga graphite rod na may nitrogen na naka-embed sa ibabaw na layer at mga iron carbide core. Sa loob ng tatlong buwan ng pagsubok sa bagong produkto, ang katalista ay nagpakita ng mga kakayahan na mas mataas kaysa sa platinum. Ang operasyon ng mga nanorod ay naging mas matatag at nakokontrol.
At higit sa lahat, mas mura ang brainchild ng mga university scientist. Kaya, ang halaga ng mga platinum catalyst ay humigit-kumulang 60% ng halaga ng MTB, habang ang halaga ng mga nanorod ay nasa loob ng 5% ng kanilang kasalukuyang presyo.
Ayon sa lumikha ng catalytic nanorods, si Propesor Junhong Chen: “Ang mga fuel cell ay maaaring direktang magpalit ng gasolina sa kuryente. Magkasama, ang mga de-koryenteng enerhiya mula sa mga nababagong pinagkukunan ay maaaring maihatid kung saan ito kinakailangan sa malinis, mahusay at napapanatiling paraan."
Pinag-aaralan na ngayon ni Propesor Chen at ng kanyang pangkat ng mga mananaliksik ang eksaktong mga katangian ng katalista. Ang kanilang layunin ay bigyan ang kanilang imbensyon ng praktikal na pokus, upang gawin itong angkop para sa mass production at paggamit.
Batay sa mga materyales mula sa Gizmag
www.facepla.net
Hydrogen fuel cells at mga sistema ng enerhiya
Malapit nang maging realidad ang isang sasakyang pinapagana ng tubig at ang mga hydrogen fuel cell ay ilalagay sa maraming tahanan...
Ang teknolohiya ng hydrogen fuel cell ay hindi bago. Nagsimula ito noong 1776, nang unang natuklasan ni Henry Cavendish ang hydrogen habang tinutunaw ang mga metal sa dilute acids. Ang unang hydrogen fuel cell ay naimbento na noong 1839 ni William Grove. Simula noon, ang mga hydrogen fuel cell ay unti-unting napabuti at ngayon ay naka-install sa mga space shuttle, na nagbibigay sa kanila ng enerhiya at nagsisilbing isang mapagkukunan ng tubig. Ngayon, ang teknolohiya ng hydrogen fuel cell ay nasa bingit ng pag-abot sa mass market, sa mga kotse, bahay at mga portable na device.
Sa isang hydrogen fuel cell, ang enerhiya ng kemikal (sa anyo ng hydrogen at oxygen) ay direktang binago (nang walang pagkasunog) sa elektrikal na enerhiya. Ang fuel cell ay binubuo ng isang cathode, electrodes at isang anode. Ang hydrogen ay pinapakain sa anode, kung saan ito ay pinaghihiwalay sa mga proton at electron. Ang mga proton at electron ay may iba't ibang ruta patungo sa katod. Ang mga proton ay gumagalaw sa electrode patungo sa cathode, at ang mga electron ay dumadaan sa mga fuel cell upang makarating sa cathode. Ang paggalaw na ito ay lumilikha ng kasunod na magagamit na elektrikal na enerhiya. Sa kabilang panig, ang mga hydrogen proton at mga electron ay pinagsama sa oxygen upang bumuo ng tubig.
Ang mga electrolyzer ay isang paraan upang kunin ang hydrogen mula sa tubig. Ang proseso ay karaniwang kabaligtaran ng kung ano ang nangyayari sa isang hydrogen fuel cell. Ang electrolyzer ay binubuo ng isang anode, isang electrochemical cell at isang katod. Ang tubig at boltahe ay inilalapat sa anode, na naghahati sa tubig sa hydrogen at oxygen. Ang hydrogen ay dumadaan sa electrochemical cell patungo sa cathode at direktang ibinibigay ang oxygen sa cathode. Mula doon, ang hydrogen at oxygen ay maaaring makuha at maiimbak. Sa mga oras na hindi kinakailangang gumawa ng kuryente, ang naipon na gas ay maaaring alisin mula sa pasilidad ng imbakan at ipasa pabalik sa fuel cell.
Ang sistemang ito ay gumagamit ng hydrogen bilang gasolina, na marahil kung bakit maraming mga alamat tungkol sa kaligtasan nito. Matapos ang pagsabog ng Hindenburg, maraming mga tao na malayo sa agham at maging ang ilang mga siyentipiko ay nagsimulang maniwala na ang paggamit ng hydrogen ay lubhang mapanganib. Gayunpaman, ipinakita ng kamakailang pananaliksik na ang sanhi ng trahedyang ito ay nauugnay sa uri ng materyal na ginamit sa pagtatayo, at hindi sa hydrogen na ipinobomba sa loob. Matapos masuri ang kaligtasan ng imbakan ng hydrogen, napag-alaman na ang pag-iimbak ng hydrogen sa mga fuel cell ay mas ligtas kaysa sa pag-iimbak ng gasolina sa isang tangke ng gasolina ng kotse.
Magkano ang halaga ng modernong hydrogen fuel cells? Ang mga kumpanya ay kasalukuyang nag-aalok ng mga sistema ng hydrogen fuel na gumagawa ng kapangyarihan para sa humigit-kumulang $3,000 bawat kilowatt. Ang pananaliksik sa marketing ay itinatag na kapag ang gastos ay bumaba sa $1,500 bawat kilowatt, ang mga mamimili sa mass energy market ay magiging handa na lumipat sa ganitong uri ng gasolina.
Ang mga hydrogen fuel cell na sasakyan ay mas mahal pa rin kaysa sa panloob na combustion engine na mga sasakyan, ngunit ang mga tagagawa ay nagsisiyasat ng mga paraan upang dalhin ang presyo sa maihahambing na mga antas. Sa ilang liblib na lugar kung saan walang mga linya ng kuryente, ang paggamit ng hydrogen bilang panggatong o pag-independiyenteng pagpapagana sa bahay ay maaaring mas matipid sa ngayon kaysa, halimbawa, sa pagtatayo ng imprastraktura para sa mga tradisyonal na pinagkukunan ng enerhiya.
Bakit hindi pa rin gaanong ginagamit ang mga hydrogen fuel cell? Sa ngayon, ang kanilang mataas na gastos ay ang pangunahing problema para sa pagkalat ng mga hydrogen fuel cell. Ang mga sistema ng gasolina ng hydrogen ay walang mass demand sa ngayon. Gayunpaman, ang agham ay hindi tumitigil at sa malapit na hinaharap ang isang kotse na tumatakbo sa tubig ay maaaring maging isang tunay na katotohanan.
www.tesla-tehnika.biz
Ihanda ang lahat ng kailangan mo. Para makagawa ng simpleng fuel cell, kakailanganin mo ng 12 pulgada ng platinum o platinum-coated wire, popsicle stick, 9-volt na baterya at lalagyan ng baterya, clear tape, isang baso ng tubig, table salt (opsyonal), manipis na metal. baras, at isang voltmeter.
- Ang isang 9-volt na baterya at lalagyan ng baterya ay maaaring mabili mula sa isang tindahan ng electronics o hardware.
Gupitin ang dalawang piraso ng 15 sentimetro ang haba mula sa platinum o platinum-coated wire. Ang platinum wire ay ginagamit para sa mga espesyal na layunin at maaaring mabili sa isang tindahan ng electronics. Ito ay magsisilbing isang katalista para sa reaksyon.
Balutin ang mga piraso ng wire sa paligid ng isang manipis na metal rod upang lumikha ng hugis ng mga bukal. Ito ang magiging mga electrodes ng fuel cell. Kunin ang dulo ng wire at balutin ito nang mahigpit sa pamalo upang lumikha ng coil spring. Alisin ang unang wire mula sa baras at i-wind ang pangalawang piraso ng wire.
- Maaari kang gumamit ng isang pako, isang wire hanger, o isang tester probe bilang isang baras para sa pag-ikot ng wire.
Gupitin sa kalahati ang mga wire ng lalagyan ng baterya. Kunin ang mga wire cutter, gupitin ang parehong mga wire na nakakabit sa may hawak sa kalahati at alisin ang pagkakabukod mula sa kanila. Ikakabit mo ang mga hubad na wire na ito sa mga electrodes.
- Gamit ang naaangkop na bahagi ng mga wire cutter, hubarin ang pagkakabukod mula sa mga dulo ng wire. Tanggalin ang pagkakabukod mula sa mga dulo ng mga wire na iyong pinutol mula sa lalagyan ng baterya.
- Gupitin ang wire sa ilalim ng pangangasiwa ng may sapat na gulang.
Ikabit ang mga dulo ng mga wire, na tinanggal ang pagkakabukod, sa mga electrodes. Ikonekta ang mga wire sa mga electrodes upang maikonekta mo ang isang pinagmumulan ng kuryente (may hawak ng baterya) at isang voltmeter upang matukoy kung gaano kalaki ang boltahe na ginagawa ng fuel cell.
- I-twist ang pulang wire holder ng baterya at ang pinutol na pulang wire sa paligid ng tuktok na dulo ng isa sa mga wire spool, na iniiwan ang karamihan sa mga ito ay libre.
- I-wrap ang tuktok na dulo ng pangalawang coil gamit ang itim na kawad ng lalagyan ng baterya at ang naputol na itim na kawad.
Ikabit ang mga electrodes sa isang popsicle stick o wooden rod. Ang popsicle stick ay dapat na mas mahaba kaysa sa leeg ng baso ng tubig upang ito ay makapatong sa ibabaw nito. Idikit ang mga electrodes upang sila ay mag-hang pababa mula sa stick at mahulog sa tubig.
- Maaari kang gumamit ng malinaw na tape o electrical tape. Ang pangunahing bagay ay ang mga electrodes ay ligtas na nakakabit sa stick.
Ibuhos ang gripo o tubig na may asin sa isang baso. Para mangyari ang reaksyon, ang tubig ay dapat maglaman ng mga electrolyte. Ang distilled water ay hindi angkop para dito, dahil hindi ito naglalaman ng mga impurities na maaaring magsilbi bilang electrolytes. Para maging normal ang chemical reaction, maaari mong i-dissolve ang asin o baking soda sa tubig.
- Ang regular na tubig sa gripo ay naglalaman din ng mga mineral na dumi, kaya maaari itong magamit bilang isang electrolyte kung wala kang asin.
- Magdagdag ng asin o baking soda sa bilis na isang kutsara (20 gramo) bawat baso ng tubig. Haluin ang tubig hanggang sa ganap na matunaw ang asin o baking soda.
Maglagay ng stick na may mga electrodes sa leeg ng isang basong tubig. Sa kasong ito, ang mga electrodes sa anyo ng mga wire spring ay dapat na lumubog sa ilalim ng tubig para sa karamihan ng kanilang haba, maliban sa mga contact na may mga wire ng may hawak ng baterya. Ang platinum wire lamang ang dapat nasa ilalim ng tubig.
- Kung kinakailangan, i-secure ang stick gamit ang tape upang mapanatili ang mga electrodes sa tubig.
Ikonekta ang mga wire na nagmumula sa mga electrodes sa isang voltmeter o LED light bulb. Gamit ang isang voltmeter, matutukoy mo ang boltahe na ginawa ng activated fuel cell. Ikonekta ang pulang kawad sa positibong terminal at ang itim na kawad sa negatibong terminal ng voltmeter.
- Sa yugtong ito, ang voltmeter ay maaaring magpakita ng isang maliit na halaga, halimbawa 0.01 volts, bagaman ang boltahe sa kabuuan nito ay dapat na zero.
- Maaari mo ring ikonekta ang isang maliit na bombilya, tulad ng isang flashlight o LED.
Kwento
Ang unang elemento ay ginawa, tila, mula sa pangunguna ng isang Ruso (ito ay mahalaga) simpleng lapis, at ang katawan ay isang stopper ng beer. Ang lahat ng ito ay pinainit sa kalan ng kusina. Ang electrolyte ay Digger pipe cleaner powder, na NaOH ayon sa label. Dahil nakuha ko ang ilang kasalukuyang, naisip ko na marahil ang gayong elemento ay talagang gumagana. Ang mga lata ay nagsimulang tumulo sa mga tahi (ang panghinang ay nasira ng alkali), at hindi ko na matandaan kung ano ang mga resulta. Para sa mas seryosong karanasan, bumili ako ng stainless steel juggernaut. Gayunpaman, walang nangyari sa kanya. Hindi lamang ang boltahe ay 0.5 volts lamang, ito ay itinuro din sa maling direksyon. Napag-alaman din na ang mga uling mula sa mga lapis ay talagang gustong gumuho sa kanilang mga bahagi. Tila, hindi sila ginawa mula sa isang solidong kristal na grapayt, ngunit pinagsama-sama mula sa alikabok. Ang parehong kapalaran ay nangyari sa mga rod mula sa mga baterya ng AA. Bumili din kami ng mga brush mula sa ilang mga de-koryenteng motor, ngunit ang mga lugar kung saan ang supply wire ay pumapasok sa brush ay mabilis na naging hindi nagagamit. Bilang karagdagan, ang isang pares ng mga brush ay lumabas na naglalaman ng tanso o ilang iba pang metal (nangyayari ito sa mga brush).
Mahigpit na kumamot sa aking ulo, nagpasya ako na para sa pagiging maaasahan ay mas mahusay na gawin ang sisidlan mula sa pilak, at ang karbon gamit ang teknolohiyang inilarawan ni Jaco, ibig sabihin, sintering. Ang pilak ay nagkakahalaga ng katamtamang pera (ang mga presyo ay nagbabago, ngunit sa isang lugar sa paligid ng 10-20 rubles bawat gramo). Nakilala ko ang tsaa na mas mahal.
Ito ay kilala na ang pilak ay matatag sa NaOH matunaw, habang ang bakal ay nagbibigay ng mga ferrates, halimbawa, Na2FeO4. Dahil ang bakal sa pangkalahatan ay may variable na valency, ang mga ions nito ay maaaring magdulot ng "short circuit" sa elemento, kahit man lang sa teorya. Samakatuwid, nagpasya akong suriin muna ang kaso ng pilak, dahil mas simple ito. Una, binili ang isang cupronickel silver-plated na kutsara, at kapag sinubukan ng mga brush, agad itong naging 0.9V ng isang bukas na circuit na may kinakailangang polarity, pati na rin ang isang medyo malaking kasalukuyang. Kasunod nito (hindi praktikal, ngunit theoretically) ay lumabas na ang pilak ay maaari ding matunaw sa alkali sa pagkakaroon ng sodium peroxide Na2O2, na nabuo sa ilang mga dami kapag ang hangin ay hinipan. Kung nangyari ito sa elemento o kung sa ilalim ng proteksyon ng carbon ang pilak ay ligtas, hindi ko alam.
Hindi nabuhay ng matagal ang kutsara. Ang pilak na layer ay bumagsak at ito ay tumigil sa paggana. Ang cupronickel ay hindi matatag sa alkali (tulad ng karamihan sa mga materyales na umiiral sa mundo). Pagkatapos nito, gumawa ako ng isang espesyal na tasa mula sa isang pilak na barya, na gumawa ng record power na 0.176 watts.
Ang lahat ng ito ay ginawa sa isang ordinaryong apartment ng lungsod, sa kusina. Hindi ako seryosong nasunog, hindi nagsimula ng apoy, at isang beses lang natapon ang tinunaw na lihiya sa kalan (ang enamel ay agad na naagnas). Ginamit ang pinakasimpleng tool. Kung maaari mong malaman ang tamang uri ng bakal at ang tamang komposisyon ng electrolyte, kung gayon ang bawat hindi masyadong armless na tao ay maaaring gumawa ng gayong elemento sa kanyang tuhod.
Noong 2008, ilang "tamang uri ng bakal" ang natukoy. Halimbawa, ang food grade na hindi kinakalawang na asero, mga lata, mga de-koryenteng bakal para sa mga magnetic circuit, pati na rin ang mga mababang-carbon na bakal - st1ps, st2ps. Ang mas kaunting carbon, mas mahusay ang pagganap. Ang hindi kinakalawang na asero ay mukhang mas masahol pa kaysa sa purong bakal (sa pamamagitan ng paraan, ito ay mas mahal). Ang "Norwegian sheet" na bakal, na kilala rin bilang Swedish, ay bakal na ginawa gamit ang uling sa Sweden gamit ang uling at naglalaman ng hindi hihigit sa 0.04% na carbon. Sa kasalukuyan, ang mababang nilalaman ng carbon ay matatagpuan lamang sa mga de-koryenteng bakal. Malamang na pinakamahusay na gumawa ng mga tasa sa pamamagitan ng pag-stamp mula sa sheet na electrical steel
Gumagawa ng silver cup
Noong 2008, lumabas din na gumagana nang maayos ang tasa ng bakal, kaya inalis ko ang lahat ng humipo sa pilak na tasa. Ito ay kawili-wili, ngunit ngayon ay hindi na nauugnay.
Maaari mong subukang gumamit ng graphite. Pero wala akong oras. Humingi ako sa driver ng isang overlay para sa mga busina ng trolley bus, ngunit ito ay nasa dulo na ng aking pang-eksperimentong epiko. Maaari mo ring subukan ang mga brush mula sa mga motor, ngunit madalas silang gawa sa tanso, na lumalabag sa kadalisayan ng eksperimento. Mayroon akong dalawang pagpipilian para sa mga brush, ang isa ay may tanso. Ang mga lapis ay hindi gumagawa ng anumang mga resulta dahil ang mga ito ay may maliit na lugar sa ibabaw at hindi maginhawang kumuha ng agos mula sa. Ang mga baras ng baterya ay nahuhulog sa alkali
(may mangyayari sa binder). Sa pangkalahatan, ang grapayt ang pinakamasamang panggatong para sa elemento dahil... ito ay ang pinaka-chemically lumalaban. Samakatuwid, ginagawa namin ang elektrod na "tapat." Kumuha kami ng uling (bumili ako ng birch charcoal para sa mga barbecue sa supermarket), gilingin ito nang pino hangga't maaari (giniling ko muna ito sa isang porcelain mortar, pagkatapos ay bumili ng gilingan ng kape). Sa industriya, ang mga electrodes ay ginawa mula sa ilang mga fraction ng karbon, pinaghahalo ang mga ito sa isa't isa. Walang pumipigil sa iyo na gawin ang pareho. Ang pulbos ay pinaputok upang mapataas ang electrical conductivity: dapat itong painitin ng ilang minuto hanggang sa pinakamataas na posibleng temperatura (1000 o higit pa). Naturally, walang air access.
Para dito gumawa ako ng isang pandayan mula sa dalawang lata na nakalagay sa loob ng bawat isa. Ang mga piraso ng tuyong luad ay nakasalansan sa pagitan ng mga ito para sa thermal insulation. Ang ilalim ng magkabilang lata ay sinuntok upang magkaroon ng puwang para sa hangin na umihip. Ang panloob na lata ay puno ng mga uling (na kumikilos bilang panggatong), kasama ng mga ito ang isang metal na kahon ay inilalagay - isang "crucible", inilabas ko rin ito mula sa lata mula sa isang lata. Ang pulbos ng karbon na nakabalot sa isang bag na papel ay pinalamanan sa kahon. Dapat mayroong isang agwat sa pagitan ng bundle ng karbon at ang mga dingding ng "crucible". Ito ay natatakpan ng buhangin upang maiwasan ang pagpasok ng hangin. Ang mga uling ay sinindihan, pagkatapos ay hinipan sa mga butas sa ibaba gamit ang isang ordinaryong hairdryer. Ang lahat ng ito ay medyo mapanganib sa sunog - lumilipad ang mga spark. Kailangan mo ng mga salaming pangkaligtasan, at kailangan mo ring tiyakin na walang mga kurtina, bariles ng gasolina o iba pang panganib sa sunog sa malapit. Mas mainam, sa mabuting paraan, na gawin ang mga ganitong bagay sa isang lugar sa berdeng damuhan sa panahon ng tag-ulan (sa pagitan ng pag-ulan). Paumanhin, ngunit tinatamad akong iguhit ang buong istrakturang ito. Sa tingin ko mahuhulaan mo nang wala ako.
Susunod, ang isang tiyak na halaga ng asukal ay idinagdag sa nasunog na pulbos sa pamamagitan ng mata (marahil mula sa isang ikatlo hanggang kalahati). Ito ang binder. Pagkatapos - isang maliit na tubig (kapag ang aking mga kamay ay marumi at masyadong tamad na buksan ang gripo, iniluwa ko lamang ito at naglagay ng serbesa sa halip na tubig, hindi ko alam kung gaano ito mahalaga; medyo posible na ang organikong bagay ay mahalaga. Ang lahat ng ito ay lubusang hinalo sa mortar. Ang resulta ay dapat na isang plastic na masa. Mula sa masa na ito kailangan mong bumuo ng isang elektrod. Kung mas mahusay mong i-compress ito, mas mabuti. Kumuha ako ng isang nakasaksak na piraso ng tubo at pinartilyo ang karbon sa tubo gamit ang isang mas maliit na tubo, gamit ang isang martilyo. Upang ang produkto ay hindi malaglag kapag inalis mula sa tubo , bago ang pagpupuno, ilang mga rim ng papel ang ipinasok sa tubo. Ang plug ay dapat na naaalis, at mas mabuti pa, kung ang tubo ay sawn nang pahaba at konektado sa mga clamp. Pagkatapos pagkatapos ng pagpindot, maaari mo lamang idiskonekta ang mga clamp at kunin ang coal blangko nang ligtas at maayos. Sa kaso ng isang naaalis na plug, kailangan mong pisilin ang natapos na workpiece mula sa
mga tubo (sa kasong ito ay maaaring bumagsak). Ang aking karbon ay may diameter na 1.2-1.5 cm at may haba na 4-5 cm.
Ang tapos na form ay tuyo. Upang gawin ito, binuksan ko ang gas stove sa isang napakababang apoy, inilagay ang isang walang laman na lata na nakabaligtad dito at naglagay ng karbon sa ilalim. Ang pagpapatuyo ay dapat sapat na mabagal upang hindi mapunit ng singaw ng tubig ang workpiece. Matapos ang lahat ng tubig ay sumingaw, ang asukal ay magsisimulang "kulo." Ito ay magiging karamelo at magkakadikit ang mga piraso ng karbon.
Pagkatapos ng paglamig, kailangan mong mag-drill ng longitudinal (kasama ang axis of symmetry nito) na bilog na butas sa karbon kung saan ipapasok ang discharge electrode. Ang diameter ng butas - Hindi ko maalala, sa palagay ko ito ay 4 mm. Sa pamamaraang ito, ang lahat ay maaaring sakop na, dahil ang istraktura ay marupok. Una akong nag-drill gamit ang isang 2 mm drill, pagkatapos ay maingat (sa pamamagitan ng kamay) na pinalawak ito ng 3 mm at 4 mm na mga drill, o kahit isang file ng karayom, hindi ko matandaan nang eksakto. Sa prinsipyo, ang butas na ito ay maaaring gawin na sa yugto ng paghubog. Pero ito -
mga nuances.
Matapos ang lahat ay tuyo at drilled, kailangan mong sunugin ito. Ang pangkalahatang ideya ay na may medyo makinis na pagtaas sa temperatura, kailangan mong ipasa ang karbon sa malakas at pare-parehong pag-init nang walang air access sa loob ng ilang oras (mga 20 minuto). Kailangan mong painitin ito nang paunti-unti at palamig din ito. Temperatura - mas mataas ang mas mahusay. Mas mabuti na higit sa 1000. Mayroon akong
orange (mas malapit sa puti) pagpainit ng bakal sa isang pansamantalang forge. Ang mga pang-industriya na electrodes ay pinaputok sa loob ng maraming araw, na may napakakinis na supply at pag-alis ng init. Pagkatapos ng lahat, ito ay mahalagang mga keramika, na marupok. Hindi ko magagarantiya na hindi mabibitak ang karbon. Ginawa ko ang lahat sa pamamagitan ng mata. Ang ilang mga uling ay nabasag kaagad kapag ginamit.
Kaya, handa na ang karbon. Dapat itong magkaroon ng kaunting pagtutol hangga't maaari. Kapag sinusukat ang paglaban, hindi mo dapat hawakan ang karbon gamit ang mga karayom ng tester, ngunit kumuha ng dalawang stranded wires, sandalan ang mga ito sa mga gilid ng karbon (hindi laban sa mga dulo ng baras, ngunit sa kahabaan ng diameter) at pindutin nang mahigpit gamit ang ang iyong mga daliri (para hindi pumutok), tingnan ang figure, sa figure ang pink amorphous mass ay mga daliri na pinipiga ang mga wire strands.
Kung ang paglaban ay 0.3-0.4 ohms (ito ay nasa gilid ng sensitivity ng aking tester), kung gayon ito ay isang magandang karbon. Kung ito ay higit sa 2-3 ohms, kung gayon ito ay masama (maliit ang density ng kapangyarihan). Kung ang karbon ay hindi matagumpay, maaari mong ulitin ang pagpapaputok.
Pagkatapos ng pagpapaputok, gumawa kami ng discharge electrode. Ito ay isang strip ng pilak o bakal - 2008 haba na katumbas ng dalawang beses o bahagyang mas mababa kaysa sa haba ng karbon,
lapad - dalawang diameter ng butas. Kapal - sabihin nating 0.5 mm. Mula dito kailangan mong i-roll up ang isang silindro na ang panlabas na diameter ay katumbas ng
diameter ng butas. Ngunit ang silindro ay hindi gagana, dahil ang lapad ay masyadong maliit, ito ay magiging isang silindro na may isang longitudinal slot. Ang slot na ito ay mahalaga upang mabayaran ang thermal expansion. Kung gumawa ka ng isang buong silindro, ang pilak ay sasabog ang karbon kapag pinainit.
Ipinasok namin ang "silindro" sa karbon. Kailangan mong tiyakin na ito ay magkasya nang mahigpit sa butas. Mayroong dalawang panig dito: ang sobrang lakas ay masisira ang karbon; ang masyadong maliit na puwersa ay hindi makakagawa ng sapat na pakikipag-ugnay (ito ay napakahalaga). Tingnan ang larawan.
Ang disenyo na ito ay hindi ipinanganak kaagad, tila sa akin ay mas perpekto kaysa sa mga clamp na iginuhit sa patent ni Jaco. Una, sa gayong pakikipag-ugnay, ang kasalukuyang daloy ay hindi kasama, ngunit kasama ang radius ng cylindrical na karbon, na maaaring makabuluhang bawasan ang mga pagkalugi ng kuryente. Pangalawa, ang mga metal ay may mas mataas na koepisyent ng thermal expansion kaysa sa karbon, kaya humihina ang contact ng karbon sa metal clamp kapag pinainit. Sa aking kaso, ang contact ay nagpapalakas o nagpapanatili ng lakas nito. Pangatlo, kung ang discharge electrode ay hindi gawa sa pilak, pagkatapos ay pinoprotektahan ito ng carbon mula sa oksihenasyon. Bilisan mo at bigyan mo ako ng patent!
Ngayon ay maaari mong sukatin muli ang paglaban; ang isa sa mga pole ay ang kasalukuyang nagdadala ng elektrod. Sa pamamagitan ng paraan, ang aking tester ay may 0.3 ohms - ito na ang limitasyon ng sensitivity, kaya mas mahusay na pumasa sa isang kasalukuyang ng isang kilalang boltahe at sukatin ang lakas nito.
Supply ng hangin
Kumuha kami ng bakal na baras mula sa isang malaking kapasidad na ballpen. Mas mabuti na walang laman. Inalis namin ang bloke na may bola mula dito - ang nananatili ay isang tubo na bakal lamang. Maingat naming inalis ang natitirang i-paste (hindi ko ito nagawa nang maayos at ang paste ay nasunog sa kalaunan, na nagpahirap sa buhay). Una, ginagawa ito sa tubig, at pagkatapos ay mas mahusay na mag-apoy ng baras nang maraming beses sa apoy ng burner. Magpi-pyrolyze ang tinta, mag-iiwan ng carbon na maaaring makuha.
Susunod, nakahanap kami ng iba pang tubo upang ikonekta ang baras na ito (ito ay magiging mainit) na may isang PVC tube na humahantong mula sa aquarium compressor, na ginagamit upang makondisyon ang isda. Ang lahat ay dapat na medyo masikip. Naglalagay kami ng adjustable clamp sa PVC pipe, dahil kahit na ang pinakamahina na compressor ay gumagawa ng masyadong maraming hangin. Sa isip, kailangan mong gumawa ng pilak, hindi isang bakal, tubo, at nagtagumpay pa ako, ngunit hindi ko matiyak ang isang mahigpit na koneksyon sa pagitan ng pilak na tubo at linya ng PVC. Ang mga intermediate tubes ay malakas na nilason ang hangin (dahil sa parehong mga thermal gaps), kaya sa huli ay nanirahan ako sa isang bakal na baras. Siyempre, ang problemang ito ay malulutas, ngunit kailangan mo lamang na gumugol ng oras at pagsisikap dito at piliin ang naaangkop na handset para sa sitwasyon. Sa pangkalahatan, sa bahaging ito ay lumihis ako nang malaki sa patent ni Jaco. Hindi ako makagawa ng isang rosas na tulad ng ipininta niya (at sa totoo lang, hindi ko masyadong tiningnan ang disenyo nito noong panahong iyon).
Narito ito ay nagkakahalaga ng paggawa ng isang maikling digression at pag-usapan kung paano hindi naunawaan ni Jaco ang gawain ng kanyang elemento. Malinaw, ang oxygen ay napupunta sa isang ionic na anyo sa isang lugar sa katod, ayon sa formula O2 + 4e- = 2O2-, o ilang katulad na reaksyon kung saan ang oxygen ay nababawasan at pinagsama sa isang bagay. Iyon ay, mahalagang tiyakin ang triple contact ng hangin, electrolyte at cathode. Ito ay maaaring mangyari kapag ang mga bula ng hangin ay nadikit sa metal ng atomizer at ng electrolyte. Iyon ay, mas malaki ang kabuuang perimeter ng lahat ng mga butas ng atomizer, mas malaki ang kasalukuyang dapat. Gayundin, kung gumawa ka ng isang tasa na may mga hilig na gilid, ang triple contact surface ay maaari ding tumaas, tingnan ang fig.
Ang isa pang pagpipilian ay kapag ang dissolved oxygen ay nabawasan sa katod. Sa kasong ito, ang triple contact area ay hindi partikular na mahalaga, ngunit kailangan mo lamang na i-maximize ang ibabaw na lugar ng mga bula upang mapabilis ang paglusaw ng oxygen. Totoo, sa kasong ito ay hindi malinaw kung bakit ang dissolved oxygen ay hindi direktang nag-oxidize ng karbon, nang walang electrochemical reaction (gumana "bypass" ang electrical circuit). Tila, sa kasong ito, ang mga catalytic na katangian ng materyal ng tasa ay mahalaga. Okay, yan lang lyrics. Sa anumang kaso, kailangan mong hatiin ang stream sa maliliit na bula. Ang mga pagtatangka na ginawa ko upang gawin ito ay hindi naging partikular na matagumpay.
Upang gawin ito, kinakailangan na gumawa ng mga manipis na butas, na nagdulot ng maraming problema.
Una, ang mga manipis na butas ay mabilis na nagiging barado, dahil... ang bakal, kalawang at mga nalalabi sa karbon (tandaan na may pen paste doon) ay nahuhulog sa baras at isaksak ang mga butas.
Pangalawa, ang mga butas ay hindi pantay na sukat at mahirap makakuha ng hangin na dumaloy nang sabay-sabay mula sa lahat ng mga butas.
Pangatlo, kung ang dalawang butas ay matatagpuan sa malapit, kung gayon mayroong isang masamang ugali para sa mga bula na sumanib bago sila masira.
Pang-apat, ang compressor ay nagsu-supply ng hangin nang hindi pantay at kahit papaano ay nakakaapekto rin ito sa laki ng mga bula (malamang, isang bula ang lumalabas sa isang pagtulak). Ang lahat ng ito ay madaling maobserbahan sa pamamagitan ng pagbuhos ng tubig sa isang transparent na garapon at pagsubok ng sprayer sa loob nito. Siyempre, ang alkali ay may ibang lagkit at koepisyent ng pag-igting sa ibabaw, kaya kailangan mong kumilos nang random. Hindi ko kailanman nalampasan ang mga problemang ito at, higit pa rito, ang problema ng pagtagas ng hangin dahil sa mga thermal gaps. Dahil sa mga pagtagas na ito, ang sprayer ay hindi maaaring magsimulang gumana, dahil nangangailangan ito ng pagtagumpayan ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. Ito ay dito na ang mga pagkukulang ng mga clamp ay naging ganap na maliwanag. Kahit paano mo higpitan ang mga ito, lumuwag pa rin sila kapag pinainit. Bilang resulta, lumipat ako sa isang simpleng ballpen atomizer, na nagbigay lamang ng isang stream ng mga bula. Tila, upang gawin ito sa isang normal na paraan, kailangan mong maingat na mapupuksa ang mga tagas, magbigay ng hangin sa ilalim ng makabuluhang presyon (higit pa sa nilikha ng isang aquarium compressor) at sa pamamagitan ng maliliit na butas.
Ang bahaging ito ng disenyo ay tahasang hindi nagawa...
Assembly
Lahat. Pagsama-samahin natin ang lahat. Kailangan mong i-install ang lahat sa mga clamp upang iyon
1. Walang short circuit sa pamamagitan ng sumusuportang istraktura.
2. Hindi nahawakan ng karbon ang tubo na umiihip ng hangin o sa mga dingding
tasa. Ito ay magiging mahirap, dahil ang mga puwang ay maliit, ang mga clamp ay manipis, at ang alkali ay gurgle kapag ang elemento ay gumagana. Ang puwersa ng Archimedean ay kikilos din, na ililipat ang lahat kung saan hindi kinakailangan, at ang puwersa ng pag-igting sa ibabaw, na umaakit sa karbon sa iba pang mga bagay. Ang pilak ay magiging malambot kapag pinainit. Samakatuwid, sa huli, hinawakan ko ang karbon na may mga pliers sa dulo ng discharge electrode. Ito ay masama. Para sa normal na operasyon, kailangan mo pa ring gumawa ng takip (tila, mula lamang sa porselana - ang luad ay bumabad sa alkali at nawawalan ng lakas, marahil maaari mong gamitin ang lutong luad). Ang ideya kung paano gawin ang takip na ito ay nasa patent ni Jaco. Ang pangunahing bagay ay dapat itong hawakan nang maayos ang karbon, dahil... kahit na may kaunting misalignment ay hahawakan nito ang tasa sa ibaba. Upang gawin ito, dapat itong magkaroon ng isang malaking taas. Hindi ako nakahanap ng ganoong takip ng porselana, at hindi rin ako nakagawa ng isang ceramic mula sa luad (lahat ng sinubukan kong gawin mula sa luad ay mabilis na nag-crack, tila sa paanuman ay pinaputok ko ito ng mali). Ang tanging maliit na lansihin ay ang paggamit ng isang metal na takip at isang layer ng kahit na mahinang pinaputok na luad bilang thermal insulation. Ang landas na ito ay hindi rin ganoon kadali.
Sa madaling salita, ang aking disenyo ng elemento ay wala ring halaga.
Magandang ideya din na maghanda ng tool na maaaring magamit upang makakuha ng isang piraso ng karbon na maaaring mahulog sa elektrod at mahulog sa alkali. Ang isang piraso ng karbon ay maaaring mahulog at mahulog sa alkali, pagkatapos ay magkakaroon ng isang maikling circuit. Bilang isang tool, mayroon akong isang baluktot na clip ng bakal, na hawak ko gamit ang mga pliers. Ikinonekta namin ang mga wire - isa sa hawakan, ang isa sa outlet electrode. Maaari mo itong ihinang, kahit na gumamit ako ng dalawang metal na plato at itinali ang mga ito kasama ng mga turnilyo (lahat mula sa set ng konstruksiyon ng metal ng mga bata). Ang pangunahing bagay ay upang maunawaan na ang buong istraktura ay nagpapatakbo sa mababang boltahe at lahat ng mga koneksyon ay dapat gawin nang maayos. Sinusukat namin ang paglaban sa kawalan ng electrolyte sa pagitan ng mga electrodes - tinitiyak namin na ito ay mataas (hindi bababa sa 20 Ohms). Sinusukat namin ang paglaban ng lahat ng koneksyon at tinitiyak na maliit ang mga ito. Nag-ipon kami ng isang circuit na may isang load. Halimbawa, isang paglaban ng 1 Ohm at isang ammeter na konektado sa serye. Ang mga tester ay may mababang resistensya ng ammeter lamang sa mode ng pagsukat ng mga yunit ng amperes; ipinapayong malaman ito nang maaga. Maaari mong i-on ang ampere unit change mode (ang kasalukuyang ay mula 0.001 hanggang 0.4 A), o sa halip na isang serye na konektado sa ammeter, i-on ang isang voltmeter nang magkatulad (ang boltahe ay mula 0.2 hanggang 0.9 V). Ito ay kanais-nais na magbigay ng kakayahang baguhin ang mga kondisyon sa panahon ng eksperimento upang masukat ang open circuit boltahe, short circuit kasalukuyang at kasalukuyang na may 1 ohm load. Mas mabuti kung ang paglaban ay maaari ding baguhin: 0.5 ohm, 1 ohm at 2 ohm upang mahanap ang isa kung saan ang pinakamataas na kapangyarihan ay makakamit.
Binuksan namin ang compressor mula sa aquarium at higpitan ang clamp upang ang hangin ay halos hindi dumadaloy (at, sa pamamagitan ng paraan, ang pag-andar ng pipeline ng supply ay dapat suriin sa pamamagitan ng paglubog nito sa tubig. Dahil ang density ng alkali ay 2.7, ito dapat ilubog sa isang naaangkop na malaking lalim. Hindi kinakailangan ang kumpletong higpit, Ang pangunahing bagay ay na kahit na sa ganoong lalim ay may isang bagay na bumubulusok mula sa dulo ng tubo.
Mga hakbang sa pag-iingat
Susunod ay ang trabaho na may tinunaw na alkali. Paano ko ipapaliwanag kung ano ang alkali melt? Nakakuha ka na ba ng sabon sa iyong mga mata? Hindi kanais-nais, hindi ba? Kaya, ang tinunaw na NaOH ay sabon din, pinainit lamang hanggang 400 degrees at daan-daang beses na mas mainit.
Ang mga hakbang sa proteksyon kapag nagtatrabaho sa molten alkali ay mahigpit na kinakailangan!
Una sa lahat, Mahigpit na kinakailangan ang magandang salaming pangkaligtasan. Ako ay nearsighted, kaya nagsuot ako ng dalawang baso - plastic safety glasses sa itaas, at salamin sa ilalim. Ang mga baso ng kaligtasan ay dapat na protektahan laban sa mga splashes hindi lamang mula sa harap, kundi pati na rin mula sa mga gilid. Pakiramdam ko ay ligtas ako sa gayong mga bala. Sa kabila ng mga salaming pangkaligtasan, hindi inirerekomenda na ilapit ang iyong mukha sa device.
Bilang karagdagan sa iyong mga mata, kailangan mo ring protektahan ang iyong mga kamay. Ginawa ko ang lahat nang maingat, kaya sa huli ay nakuha ko ito at nagtrabaho sa isang T-shirt. Ito ay kapaki-pakinabang, dahil ang pinakamaliit na splashes ng alkali na kung minsan ay nahuhulog sa iyong mga kamay ay nagbibigay ng paso na hindi nagpapahintulot sa iyo na makalimutan sa loob ng ilang araw kung anong sangkap ang iyong kinakaharap.
Ngunit, natural, may mga guwantes sa aking mga kamay. Una, ang mga sambahayan ng goma (hindi ang mga pinakapayat), at sa ibabaw nito - mga pimply rag pimples na lumalabas mula sa likod ng palad. Binasa ko sila ng tubig para mahawakan ko ang mga maiinit na bagay. Sa gayong pares ng guwantes, mas protektado ang iyong mga kamay. Ngunit kailangan mong tiyakin na ang mga panlabas na guwantes ay hindi masyadong basa. Ang isang patak ng tubig na bumabagsak sa electrolyte ay agad na kumukulo, at ang electrolyte ay tumalsik nang napakaganda. Kung nangyari ito (at nangyari ito sa akin ng tatlong beses), ang mga problema sa sistema ng paghinga ay lumitaw. Sa mga kasong ito, agad kong pinigilan ang aking hininga nang hindi nakumpleto ang paglanghap (nakakatulong ang pagsasanay sa kayak na huwag mag-panic sa mga ganitong sitwasyon), at lumabas ng kusina nang mabilis hangga't maaari.
Sa pangkalahatan, upang maprotektahan ang sistema ng paghinga, kailangan ang magandang bentilasyon sa panahon ng eksperimento. Sa aking kaso ito ay isang draft lamang (ito ay sa tag-araw). Ngunit sa isip ay dapat itong isang hood o open air.
Dahil ang lye splashes ay hindi maiiwasan, lahat ng nasa malapit sa cup ay natatakpan ng ilang antas ng lye. Kung hawakan mo ito nang walang laman ang mga kamay, maaari kang masunog. Kinakailangang hugasan ang lahat pagkatapos makumpleto ang eksperimento, kabilang ang mga guwantes.
Sa kaso ng paso, palagi akong may lalagyan ng tubig at isang lalagyan ng diluted na suka sa malapit upang neutralisahin ang alkali kung sakaling magkaroon ng matinding paso. Sa kabutihang palad, ang suka ay hindi kailanman magagamit, at hindi ko masasabi kung ito ay nagkakahalaga ng paggamit. Sa kaso ng paso, agad na hugasan ang alkali na may maraming tubig. Mayroon ding katutubong lunas para sa mga paso - ihi. Mukhang nakakatulong din.
Talagang nagtatrabaho sa elemento
Ibuhos ang tuyong NaOH sa isang baso (binili ko ang Digger para sa paglilinis ng mga tubo). Maaari kang magdagdag ng MgO at iba pang sangkap, tulad ng CaCO3 (pulbos ng ngipin o chalk) o MgCO3 (Mayroon akong MgO mula sa mga kaibigan). Sindihan ang burner at painitin ito. Dahil ang NaOH ay sobrang hygroscopic, dapat itong gawin kaagad (at ang bag na may NaOH ay dapat na sarado nang mahigpit). Magiging magandang ideya na tiyakin na ang salamin ay napapalibutan ng init sa lahat ng panig - ang kasalukuyang NAPAKA malakas na nakasalalay sa temperatura. Iyon ay, gumawa ng isang improvised combustion chamber at idirekta ang apoy ng burner dito (kailangan mo ring tiyakin na ang cartridge sa burner ay hindi sumabog, sa palagay ko ang mga burner na ito ay medyo hindi maganda ang ginawa mula sa puntong ito, dahil na sumulat, para dito kailangan mong ang mga mainit na gas ay hindi nahulog sa canister, at mas mahusay na panatilihin ito sa normal na posisyon nito, at hindi "baligtad").
Minsan lumalabas na maginhawa upang dalhin ang apoy ng burner mula sa itaas, ngunit ito ay pagkatapos matunaw ang lahat. Pagkatapos ay ang discharge tube, ang discharge electrode (at ang carbon sa pamamagitan nito), at ang tuktok ng salamin, kung saan mayroong karamihan sa mga bula ng hangin, ay pinainit sa parehong oras). Kung ang aking memorya ay nagsisilbi sa akin ng tama, ang pinakamalaking resulta ay nakuha sa ganitong paraan.
Pagkaraan ng ilang oras, ang alkali ay magsisimulang matunaw at ang dami nito ay bababa. Kailangan mong magdagdag ng pulbos upang ang baso ay 2/3 puno ang taas (ang alkali ay dadaloy palayo dahil sa capillarity at splashing). Ang air supply pipe ay hindi gumana nang maayos para sa akin (dahil sa thermal expansion, ang mga puwang at paglabas ay tataas, at dahil sa mahusay na pag-alis ng init, ang alkali sa loob nito ay maaaring patigasin). Minsan ang hangin ay tumigil sa pag-agos nang buo. Upang ayusin ito ginawa ko ang sumusunod:
1. Pag-ihip (pansamantalang banayad na pagtaas ng suplay ng hangin)
2. Bumangon. (Mababawasan ang presyon at aalisin ng hangin ang column ng alkali mula sa
mga tubo)
3. Pag-init (ilabas sa tasa at painitin gamit ang burner para matunaw ang alkali sa loob ng sprayer).
Sa pangkalahatan, ang elemento ay nagsisimulang gumana nang maayos sa isang mainit na temperatura (ang alkali ay nagsisimulang lumiwanag). Kasabay nito, ang foam ay nagsisimulang dumaloy (ito ay CO2), at ang mga popping noise na may mga flash ay maririnig (ito man ay hydrogen, o CO ay nasusunog, hindi ko pa rin maintindihan).
Nagawa kong makamit ang pinakamataas na kapangyarihan na 0.025 W/cm2 o 0.176 W sa kabuuan bawat elemento, na may paglaban sa pagkarga na 1.1 Ohms. Kasabay nito, sinukat ko ang kasalukuyang gamit ang ammeter. Posible rin na sukatin ang pagbaba ng boltahe sa buong load.
Pagkabulok ng electrolyte
Ang isang masamang reaksyon ay nangyayari sa elemento
NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
Iyon ay, pagkatapos ng ilang oras (sampu-sampung minuto) ang lahat ay tumigas (ang natutunaw na punto ng soda - hindi ko matandaan, ngunit mga 800). Para sa ilang oras maaari itong pagtagumpayan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng higit pang alkali, ngunit sa huli ay hindi mahalaga - ang electrolyte ay tumigas. Tungkol sa kung paano labanan ito, tingnan ang iba pang mga pahina sa site na ito, simula sa pahina tungkol sa UTE. Sa pangkalahatan, maaari mong gamitin ang NaOH, sa kabila ng problemang ito, na kung ano ang isinulat ni Jaco sa kanyang patent. Dahil may mga paraan upang makagawa ng NaOH mula sa Na2CO3. Halimbawa, ang displacement sa pamamagitan ng quicklime ayon sa reaksyon na Na2CO3+CaOH=2NaOH+CaCO3, pagkatapos nito ay maaaring ma-calcine ang CaCO3 at ang CaO ay makukuha muli. Totoo, ang pamamaraang ito ay napakalakas ng enerhiya at ang pangkalahatang kahusayan ng elemento ay bababa nang husto, at ang pagiging kumplikado ay tataas. Samakatuwid, sa palagay ko kailangan mo pa ring maghanap ng isang matatag na komposisyon ng electrolyte, na natagpuan sa SARA. Ito ay lubos na posible na ito ay maaaring gawin sa pamamagitan ng paghahanap ng mga SARA patent application sa US Patent Office database (http://www.uspto.gov), lalo na dahil sa paglipas ng panahon maaari na silang maging mga patent. Pero hindi pa ako nakaka-get around. Sa totoo lang, ang ideyang ito mismo ay lumitaw lamang sa panahon ng paghahanda ng mga materyales na ito. Malamang, gagawin ko ito sa lalong madaling panahon.
Mga resulta, kaisipan at konklusyon
Dito maaari kong ulitin ang aking sarili nang kaunti. Maaari kang magsimula hindi sa pilak, ngunit kaagad sa bakal. Noong sinubukan kong gumamit ng manloloko
gawa sa hindi kinakalawang na asero, ito ay naging hindi maganda para sa akin. Ngayon naiintindihan ko na ang unang dahilan para dito ay ang mababang temperatura at ang malaking agwat sa pagitan ng mga electrodes. Sa kanyang artikulo, isinulat ni Jacques na ang mahinang pagganap sa bakal ay dahil sa ang katunayan na ang langis ay nasusunog sa bakal at isang pangalawang carbon electrode ay nabuo, kaya kailangan mong maingat na linisin ang bakal mula sa pinakamaliit na bakas ng langis, at gumamit din ng bakal.
mababang carbon. Siguro nga, pero iniisip ko pa rin na may isa pang mas mahalagang dahilan. Ang bakal ay isang elemento ng variable valence. Ito ay natutunaw at bumubuo ng isang "short circuit". Sinusuportahan din ito ng pagbabago ng kulay. Kapag gumagamit ng pilak, ang kulay ng electrolyte ay hindi nagbabago (ang pilak ay ang pinaka-lumalaban na metal sa pagkilos ng tinunaw na alkalis). Sa
Kapag gumagamit ng bakal, ang electrolyte ay nagiging kayumanggi. Kapag gumagamit ng pilak, ang boltahe ng bukas na circuit ay umabot sa 0.9V o mas mataas. Kapag gumagamit ng bakal, ito ay makabuluhang mas mababa (hindi ko matandaan nang eksakto, ngunit hindi hihigit sa 0.6V). Kung anong uri ng bakal ang kailangang gamitin para gumana nang maayos ang lahat, tingnan ang iba pang mga pahina. Kaunti pa tungkol sa singaw ng tubig, na isinulat ni SARA. Sa isang banda, ito ay mabuti para sa lahat (sa teorya): pinipigilan nito ang pagpasok ng bakal sa solusyon (alam ang decomposition reaction ng alkali metal ferrates na may mainit na tubig, tulad ng Na2FeO4+H2O=2NaOH+Fe2O3) at tila nagbabago. ang ekwilibriyo sa isang masamang side reaction. Hinanap ko ang thermodynamics ng reaksyon na NaOH+CO2=Na2CO3+H2O gamit ang online program na F*A*C*T (http://www.crct.polymtl.ca/FACT/index.php) Sa lahat ng temperatura, ang ang equilibrium sa loob nito ay napakalakas na inilipat sa kanan, ibig sabihin, ang tubig ay malamang na hindi makabuluhang maalis ang carbon dioxide mula sa tambalan nito na may sodium oxide. Posible na ang sitwasyon ay nagbabago sa haluang metal ng NaOH-Na2CO3, o ang isang uri ng may tubig na solusyon ay nabuo, ngunit hindi ko alam kung paano malalaman. Sa palagay ko, sa kasong ito, ang pagsasanay ay ang pamantayan ng katotohanan.
Ang pangunahing bagay na maaari mong makaharap kapag nagsasagawa ng mga eksperimento sa singaw ay ang paghalay. Kung sa isang lugar sa kahabaan ng daan mula sa punto kung saan ang tubig ay pumapasok sa pangunahing hangin, ang temperatura ng anumang pader ay bumaba sa ibaba 100C, ang tubig ay maaaring mag-condense at pagkatapos, sa daloy ng hangin, ipasok ang alkali sa anyo ng isang droplet. Ito ay lubhang mapanganib at dapat na iwasan sa lahat ng mga gastos. Ang lalong mapanganib ay ang temperatura ng mga pader ay hindi napakadaling sukatin. Ako mismo ay hindi sinubukang gumawa ng anuman sa singaw.
Sa pangkalahatan, siyempre, kailangan mong isagawa ang gayong gawain hindi sa isang apartment, ngunit hindi bababa sa isang bahay ng bansa, at agad na gumawa ng isang mas malaking elemento. Upang gawin ito, natural, kakailanganin mo ng isang mas malaking pugon para sa pagpapaputok, isang mas malaking "kalan" para sa pagpainit ng elemento, at higit pang mga panimulang materyales. Ngunit ito ay magiging mas maginhawa upang gumana sa lahat ng mga detalye. Ito ay totoo lalo na para sa istraktura ng elemento mismo, na wala akong takip. Ang paggawa ng malaking takip ay mas madali kaysa sa paggawa ng maliit.
Tungkol sa pilak. Siyempre, hindi ganoon kamura ang pilak. Ngunit kung gagawin mong manipis ang pilak na elektrod, kung gayon ang pilak na selula ay maaaring maging epektibo sa gastos. Halimbawa, sabihin nating nakagawa kami ng isang elektrod na may kapal na 0.1 mm. Dahil sa plasticity at malleability ng pilak, ito ay magiging madali (ang pilak ay maaaring hilahin sa pamamagitan ng mga roller sa napaka manipis na foil, at kahit na gusto kong gawin ito, ngunit walang mga roller). Sa density na humigit-kumulang 10 g/cm^3, ang isang kubiko sentimetro ng pilak ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 150 rubles. Magbibigay ito ng 100 square centimeters ng electrode surface. Maaari kang makakuha ng 200cm^2 kung kukuha ka ng dalawang flat coal at maglalagay ng pilak na plato sa pagitan ng mga ito. Sa isang tiyak na kapangyarihan na 0.025 W/cm^2 na aking nakamit, ang kapangyarihan ay 5 watts o 30 rubles bawat watt, o 30,000 rubles bawat kilowatt. Dahil sa pagiging simple ng disenyo, maaari mong asahan na ang natitirang bahagi ng elemento ng kilowatt (stove, air pump) ay magiging mas mura. Ang katawan ay maaaring gawin ng porselana, na medyo lumalaban sa pagkatunaw ng alkali. Ang resulta ay hindi masyadong mahal, kahit na kumpara sa mga low-power na planta ng gasolina. At ang mga solar panel na may mga windmill at thermoelectric generator ay nasa malayong likuran. Upang higit pang bawasan ang presyo, maaari mong subukang gumawa ng sisidlan mula sa tanso na pinilak-pilak. Sa kasong ito, ang pilak na layer ay magiging 100-1000 beses na mas payat. Totoo, ang aking mga eksperimento sa isang cupronickel na kutsara ay natapos nang hindi matagumpay, kaya hindi malinaw kung gaano katibay ang silver coating. Iyon ay, kahit na ang paggamit ng pilak ay nagbubukas ng magandang mga prospect. Ang tanging bagay na maaaring mabigo dito ay kung ang pilak ay hindi sapat na malakas.
Higit pa tungkol sa mga materyales sa kaso. Diumano, ang mga sodium peroxide, halimbawa, Na2O2, na dapat lumitaw kapag ang hangin ay hinipan sa NaOH, ay napakahalaga sa panahon ng pagpapatakbo ng elemento. Sa mataas na temperatura, kinakain ng peroxide ang halos lahat ng mga sangkap. Isinagawa ang mga eksperimento upang sukatin ang pagbaba ng timbang gamit ang mga crucibles na gawa sa iba't ibang materyales na naglalaman ng molten sodium peroxide. Ang zirconium ay naging pinaka-lumalaban, na sinusundan ng bakal, pagkatapos ay nikel, pagkatapos ay porselana. Hindi nakapasok si Silver sa top four. Sa kasamaang palad, hindi ko matandaan kung gaano katatag ang pilak. Naisulat din doon ang tungkol sa magandang resistensya ng Al2O3 at MgO. Ngunit ang pangalawang lugar, na inookupahan ng bakal, ay nagbibigay inspirasyon sa optimismo.
Iyon lang, actually.
Gusto kong balaan ka kaagad na ang paksang ito ay hindi buo sa paksa ng Habr, ngunit sa mga komento sa post tungkol sa elemento na binuo sa MIT, ang ideya ay tila suportado, kaya sa ibaba ay ilalarawan ko ang ilang mga saloobin tungkol sa biofuel mga elemento.
Ang gawain kung saan isinulat ang paksang ito ay ginawa ko noong ika-11 baitang, at kinuha ang pangalawang lugar sa internasyonal na kumperensya INTEL ISEF.
Ang fuel cell ay isang kemikal na pinagmumulan ng kasalukuyang kung saan ang kemikal na enerhiya ng isang reducing agent (fuel) at isang oxidizing agent, na patuloy at hiwalay na ibinibigay sa mga electrodes, ay direktang na-convert sa electrical energy.
enerhiya. Ang schematic diagram ng isang fuel cell (FC) ay ipinakita sa ibaba:
Ang fuel cell ay binubuo ng isang anode, cathode, ionic conductor, anode at cathode chambers. Sa ngayon, ang kapangyarihan ng mga biofuel cell ay hindi sapat para sa paggamit sa isang pang-industriya na sukat, ngunit ang mga low-power na BFC ay maaaring gamitin para sa mga layuning medikal bilang mga sensitibong sensor dahil ang kasalukuyang lakas sa mga ito ay proporsyonal sa dami ng gasolina na pinoproseso.
Sa ngayon, ang isang malaking bilang ng mga uri ng disenyo ng mga fuel cell ay iminungkahi. Sa bawat partikular na kaso, ang disenyo ng fuel cell ay nakasalalay sa layunin ng fuel cell, ang uri ng reagent at ang ionic conductor. Kasama sa isang espesyal na grupo ang mga biofuel cell na gumagamit ng mga biological catalyst. Ang isang mahalagang katangian ng mga biological system ay ang kanilang kakayahang piliing mag-oxidize ng iba't ibang mga gasolina sa mababang temperatura.
Sa karamihan ng mga kaso, ang mga immobilized enzymes ay ginagamit sa bioelectrocatalysis, i.e. mga enzyme na nakahiwalay sa mga nabubuhay na organismo at naayos sa isang carrier, ngunit pinapanatili ang aktibidad ng catalytic (bahagyang o ganap), na nagpapahintulot sa kanila na magamit muli. Isaalang-alang natin ang halimbawa ng isang biofuel cell kung saan ang isang reaksyong enzymatic ay pinagsama sa isang reaksyon ng elektrod gamit ang isang tagapamagitan. Scheme ng isang biofuel cell batay sa glucose oxidase:
Ang isang biofuel cell ay binubuo ng dalawang inert electrodes na gawa sa ginto, platinum o carbon, na inilubog sa isang buffer solution. Ang mga electrodes ay pinaghihiwalay ng isang lamad ng pagpapalitan ng ion: ang kompartimento ng anode ay pinugahan ng hangin, ang kompartimento ng katod na may nitrogen. Pinapayagan ng lamad ang spatial na paghihiwalay ng mga reaksyon na nagaganap sa mga kompartamento ng elektrod ng cell, at sa parehong oras ay tinitiyak ang pagpapalitan ng mga proton sa pagitan nila. Ang mga lamad ng iba't ibang uri na angkop para sa mga biosensor ay ginawa sa UK ng maraming kumpanya (VDN, VIROKT).
Ang pagpasok ng glucose sa isang biofuel cell na naglalaman ng glucose oxidase at isang natutunaw na tagapamagitan sa 20 °C ay nagreresulta sa daloy ng mga electron mula sa enzyme patungo sa anode sa pamamagitan ng mediator. Ang mga electron ay naglalakbay sa panlabas na circuit patungo sa katod, kung saan, sa ilalim ng perpektong kondisyon, ang tubig ay nabuo sa pagkakaroon ng mga proton at oxygen. Ang nagresultang kasalukuyang (sa kawalan ng saturation) ay proporsyonal sa pagdaragdag ng bahagi ng pagtukoy ng rate (glucose). Sa pamamagitan ng pagsukat ng mga nakatigil na alon, mabilis mong matutukoy (5 s) ang kahit na mababang konsentrasyon ng glucose - hanggang sa 0.1 mM. Bilang isang sensor, ang inilarawang biofuel cell ay may ilang mga limitasyon na nauugnay sa pagkakaroon ng isang tagapamagitan at ilang mga kinakailangan para sa oxygen cathode at lamad. Ang huli ay dapat panatilihin ang enzyme at sa parehong oras payagan ang mababang molekular timbang na mga bahagi na dumaan sa: gas, tagapamagitan, substrate. Ang mga lamad ng pagpapalitan ng ion ay karaniwang nakakatugon sa mga kinakailangang ito, bagaman ang kanilang mga katangian ng pagsasabog ay nakasalalay sa pH ng solusyon sa buffer. Ang pagsasabog ng mga bahagi sa pamamagitan ng lamad ay humahantong sa pagbawas sa kahusayan ng paglipat ng elektron dahil sa mga side reaction.
Ngayon, may mga modelo ng laboratoryo ng mga fuel cell na may mga enzyme catalyst, na ang mga katangian ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangan ng kanilang praktikal na aplikasyon. Ang mga pangunahing pagsisikap sa susunod na ilang taon ay maglalayon sa pagpino ng mga biofuel cell at ang karagdagang mga aplikasyon ng biofuel cell ay higit na nauugnay sa gamot, halimbawa: isang implantable biofuel cell gamit ang oxygen at glucose.
Kapag gumagamit ng mga enzyme sa electrocatalysis, ang pangunahing problema na kailangang malutas ay ang problema ng pagsasama ng reaksyon ng enzymatic sa electrochemical, iyon ay, pagtiyak ng epektibong transportasyon ng elektron mula sa aktibong sentro ng enzyme patungo sa elektrod, na maaaring makamit sa ang mga sumusunod na paraan:
1. Paglipat ng mga electron mula sa aktibong sentro ng enzyme patungo sa elektrod gamit ang isang low-molecular carrier - mediator (mediator bioelectrocatalysis).
2. Direkta, direktang oksihenasyon at pagbabawas ng mga aktibong site ng enzyme sa elektrod (direktang bioelectrocatalysis).
Sa kasong ito, ang mediator coupling ng mga reaksyong enzymatic at electrochemical, sa turn, ay maaaring isagawa sa apat na paraan:
1) ang enzyme at tagapamagitan ay nasa karamihan ng solusyon at ang tagapamagitan ay nagkakalat sa ibabaw ng elektrod;
2) ang enzyme ay nasa ibabaw ng elektrod, at ang tagapamagitan ay nasa dami ng solusyon;
3) ang enzyme at tagapamagitan ay hindi kumikilos sa ibabaw ng elektrod;
4) ang tagapamagitan ay natahi sa ibabaw ng elektrod, at ang enzyme ay nasa solusyon.
Sa gawaing ito, ang laccase ay nagsilbing catalyst para sa cathodic reaction ng oxygen reduction, at glucose oxidase (GOD) ay nagsilbing catalyst para sa anodic reaction ng glucose oxidation. Ang mga enzyme ay ginamit bilang bahagi ng mga composite na materyales, ang paglikha nito ay isa sa pinakamahalagang yugto sa paglikha ng mga biofuel cell na sabay na nagsisilbing analytical sensor. Sa kasong ito, ang mga biocomposite na materyales ay dapat magbigay ng selectivity at sensitivity para sa pagtukoy ng substrate at sa parehong oras ay may mataas na bioelectrocatalytic na aktibidad, na lumalapit sa aktibidad ng enzymatic.
Ang Laccase ay isang Cu-containing oxidoreductase, ang pangunahing pag-andar kung saan sa ilalim ng mga katutubong kondisyon ay ang oksihenasyon ng mga organikong substrate (phenols at ang kanilang mga derivatives) na may oxygen, na nabawasan sa tubig. Ang molekular na timbang ng enzyme ay 40,000 g/mol.
Sa ngayon, ipinakita na ang laccase ay ang pinaka-aktibong electrocatalyst para sa pagbawas ng oxygen. Sa presensya nito sa electrode sa isang oxygen na kapaligiran, ang isang potensyal na malapit sa equilibrium na potensyal ng oxygen ay itinatag, at ang pagbawas ng oxygen ay nangyayari nang direkta sa tubig.
Ang isang composite na materyal batay sa laccase, acetylene black AD-100 at Nafion ay ginamit bilang isang katalista para sa cathodic reaction (pagbawas ng oxygen). Ang isang espesyal na tampok ng composite ay ang istraktura nito, na tinitiyak ang oryentasyon ng molekula ng enzyme na may kaugnayan sa electron-conducting matrix, na kinakailangan para sa direktang paglipat ng elektron. Ang tiyak na bioelectrocatalytic na aktibidad ng laccase sa mga pinagsama-samang diskarte na naobserbahan sa enzymatic catalysis. Ang paraan ng pagsasama ng mga reaksyon ng enzymatic at electrochemical sa kaso ng laccase, i.e. isang paraan ng paglilipat ng isang electron mula sa isang substrate sa pamamagitan ng aktibong sentro ng laccase enzyme sa isang electrode - direktang bielectrocatalysis.
Ang Glucose oxidase (GOD) ay isang enzyme ng klase ng oxidoreductase, may dalawang subunits, bawat isa ay may sariling aktibong sentro - (flavin adenine dinucleotide) FAD. Ang DIYOS ay isang enzyme na pumipili para sa donor ng elektron, glucose, at maaaring gumamit ng maraming substrate bilang mga tumatanggap ng elektron. Ang molekular na timbang ng enzyme ay 180,000 g/mol.
Sa gawaing ito, gumamit kami ng isang pinagsama-samang materyal batay sa GOD at ferrocene (FC) para sa anodic na oksihenasyon ng glucose sa pamamagitan ng isang mekanismo ng tagapamagitan. Kasama sa composite material ang GOD, highly dispersed colloidal graphite (HCG), Fc at Nafion, na naging posible upang makakuha ng electron-conducting matrix na may mataas na binuo na ibabaw, matiyak ang mahusay na transportasyon ng mga reagents sa reaction zone at matatag na katangian ng composite materyal. Isang paraan ng pagsasama ng mga reaksyong enzymatic at electrochemical, i.e. tinitiyak ang mahusay na transportasyon ng mga electron mula sa aktibong sentro ng DIYOS patungo sa mediator electrode, habang ang enzyme at mediator ay hindi kumikilos sa ibabaw ng electrode. Ginamit ang Ferrocene bilang isang tagapamagitan - electron acceptor. Kapag ang isang organikong substrate, glucose, ay na-oxidized, ang ferrocene ay nababawasan at pagkatapos ay na-oxidized sa elektrod.
Kung ang sinuman ay interesado, maaari kong ilarawan nang detalyado ang proseso ng pagkuha ng electrode coating, ngunit para dito mas mahusay na magsulat sa isang personal na mensahe. At sa paksa ay ilalarawan ko lamang ang resultang istraktura.
1. AD-100.
2. laccase.
3. hydrophobic porous substrate.
4. Nafion.
Matapos matanggap ang mga botante, diretso kaming lumipat sa eksperimental na bahagi. Ganito ang hitsura ng aming work cell:
1. Ag/AgCl reference electrode;
2. gumaganang elektrod;
3. pantulong na elektrod - Рt.
Sa eksperimento sa glucose oxidase - purging na may argon, na may laccase - na may oxygen.
Ang pagbawas ng oxygen sa soot sa kawalan ng laccase ay nangyayari sa mga potensyal na mas mababa sa zero at nangyayari sa dalawang yugto: sa pamamagitan ng intermediate formation ng hydrogen peroxide. Ang figure ay nagpapakita ng polarization curve ng electroreduction ng oxygen sa pamamagitan ng laccase immobilized sa AD-100, nakuha sa isang oxygen na kapaligiran sa isang solusyon na may pH 4.5. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang isang nakatigil na potensyal ay naitatag malapit sa equilibrium na potensyal ng oxygen (0.76 V). Sa mga potensyal na cathodic na 0.76 V, ang catalytic reduction ng oxygen ay sinusunod sa enzyme electrode, na nagpapatuloy sa pamamagitan ng mekanismo ng direktang bioelectrocatalysis nang direkta sa tubig. Sa potensyal na rehiyon sa ibaba ng 0.55 V cathode, ang isang talampas ay sinusunod sa curve, na tumutugma sa paglilimita ng kinetic current ng pagbawas ng oxygen. Ang paglilimita sa kasalukuyang halaga ay tungkol sa 630 μA/cm2.
Ang electrochemical behavior ng composite material batay sa GOD Nafion, ferrocene at VKG ay pinag-aralan ng cyclic voltammetry (CV). Ang estado ng composite material sa kawalan ng glucose sa isang phosphate buffer solution ay sinusubaybayan gamit ang charging curves. Sa charging curve sa potensyal na (–0.40) V, ang maxima ay sinusunod na may kaugnayan sa redox transformations ng aktibong sentro ng GOD - (FAD), at sa 0.20-0.25 V mayroong maxima ng oksihenasyon at pagbabawas ng ferrocene.
Mula sa mga resulta na nakuha ay sumusunod na batay sa isang cathode na may laccase bilang isang katalista para sa reaksyon ng oxygen, at isang anode batay sa glucose oxidase para sa oksihenasyon ng glucose, mayroong isang pangunahing posibilidad na lumikha ng isang biofuel cell. Totoo, maraming mga hadlang sa landas na ito, halimbawa, ang mga taluktok ng aktibidad ng enzyme ay sinusunod sa iba't ibang antas ng pH. Ito ay humantong sa pangangailangan na magdagdag ng isang ion exchange lamad sa BFC. Ang lamad ay nagbibigay-daan para sa spatial na paghihiwalay ng mga reaksyon na nagaganap sa mga electrode compartments ng cell, at kasabay nito ay tinitiyak ang pagpapalitan ng mga proton sa pagitan ng mga ito. Ang hangin ay pumapasok sa anode compartment.
Ang pagpasok ng glucose sa isang biofuel cell na naglalaman ng glucose oxidase at isang mediator ay nagreresulta sa daloy ng mga electron mula sa enzyme patungo sa anode sa pamamagitan ng mediator. Ang mga electron ay naglalakbay sa panlabas na circuit patungo sa katod, kung saan, sa ilalim ng perpektong kondisyon, ang tubig ay nabuo sa pagkakaroon ng mga proton at oxygen. Ang nagresultang kasalukuyang (sa kawalan ng saturation) ay proporsyonal sa pagdaragdag ng bahagi ng pagtukoy ng rate, glucose. Sa pamamagitan ng pagsukat ng mga nakatigil na alon, maaari mong mabilis (5 s) matukoy ang kahit na mababang konsentrasyon ng glucose - hanggang sa 0.1 mM.
Sa kasamaang palad, hindi ko nagawang dalhin ang ideya ng BFC na ito sa praktikal na pagpapatupad, dahil Kaagad pagkatapos ng ika-11 baitang, nag-aral ako upang maging isang programmer, na masigasig ko pa ring ginagawa hanggang ngayon. Salamat sa lahat ng nakakumpleto nito.
Mga may-ari ng patent RU 2379795:
Ang imbensyon ay nauugnay sa direktang kumikilos na mga cell ng gasolina ng alkohol gamit ang mga solid acid electrolytes at mga internal na reforming catalyst. Ang teknikal na resulta ng imbensyon ay nadagdagan ang tiyak na kapangyarihan at boltahe ng elemento. Ayon sa imbensyon, ang fuel cell ay kinabibilangan ng anode, cathode, solid acid electrolyte, gas diffusion layer at internal reforming catalyst. Ang panloob na reforming catalyst ay maaaring anumang angkop na reformer at matatagpuan sa tabi ng anode. Sa pagsasaayos na ito, ang init na nabuo sa mga exothermic na reaksyon sa catalyst sa fuel cell at ang ohmic na pag-init ng fuel cell electrolyte ay ang puwersang nagtutulak para sa endothermic fuel reforming reaction na nagko-convert ng alcohol fuel sa hydrogen. Maaaring gumamit ng anumang panggatong ng alkohol, tulad ng methanol o ethanol. 5 n. at 20 suweldo f-ly, 4 na may sakit.
Larangan ng teknolohiya
Ang imbensyon ay nauugnay sa direktang mga cell ng gasolina ng alkohol gamit ang mga solid acid electrolytes.
Katayuan ng sining
Ang mga alkohol ay nakatanggap kamakailan ng matinding pananaliksik bilang mga potensyal na panggatong. Ang mga partikular na kanais-nais na panggatong ay ang mga alkohol tulad ng methanol at ethanol dahil mayroon silang mga density ng enerhiya na lima hanggang pitong beses na mas malaki kaysa sa mga karaniwang naka-compress na hydrogen. Halimbawa, ang isang litro ng methanol ay masiglang katumbas ng 5.2 litro ng hydrogen na naka-compress sa 320 atm. Bilang karagdagan, ang isang litro ng ethanol ay masiglang katumbas ng 7.2 litro ng hydrogen na naka-compress sa 350 atm. Ang mga naturang alkohol ay kanais-nais din dahil ang mga ito ay madaling hawakan, iimbak at dalhin.
Ang methanol at ethanol ay naging paksa ng maraming pananaliksik mula sa pananaw ng gasolina ng alkohol. Ang ethanol ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagbuburo ng mga halaman na naglalaman ng asukal at almirol. Ang methanol ay maaaring gawin sa pamamagitan ng gasification ng kahoy o basura ng kahoy/cereal (dayami). Gayunpaman, ang synthesis ng methanol ay mas epektibo. Ang mga alkohol na ito ay, bukod sa iba pang mga bagay, mga nababagong mapagkukunan at samakatuwid ay pinaniniwalaan na gumaganap ng isang mahalagang papel sa parehong pagbabawas ng mga greenhouse gas emissions at pagbabawas ng pag-asa sa mga fossil fuel.
Ang mga fuel cell ay iminungkahi bilang mga aparato na nagko-convert ng kemikal na enerhiya ng naturang mga alkohol sa elektrikal na enerhiya. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga direktang selula ng gasolina ng alkohol na may mga lamad ng polymer electrolyte ay sumailalim sa masinsinang pananaliksik. Sa partikular, ang pananaliksik ay nakatuon sa mga direktang methanol fuel cell at direktang ethanol fuel cell. Gayunpaman, ang pananaliksik sa mga direktang ethanol fuel cell ay limitado dahil sa relatibong kahirapan ng oxidizing ethanol kumpara sa oxidizing methanol.
Sa kabila ng malawak na pagsusumikap sa pananaliksik na ito, ang pagganap ng direktang mga cell ng gasolina ng alkohol ay nananatiling hindi kasiya-siya, pangunahin dahil sa mga kinetic na limitasyon na ipinataw ng mga electrode catalyst. Halimbawa, ang mga tipikal na direct methanol fuel cell ay may power density na humigit-kumulang 50 mW/cm 2 . Nakamit ang mas mataas na densidad ng kuryente, tulad ng 335 mW/cm2, ngunit sa ilalim lamang ng napakahirap na kondisyon (Nafion®, 130°C, 5 atm oxygen at 1 M methanol para sa daloy ng rate na 2 cc/min sa presyon na 1.8 atm ). Katulad nito, ang direktang ethanol fuel cell ay may power density na 110 mW/cm2 sa ilalim ng katulad na lubhang malupit na mga kondisyon (Nafion® - silica, 140°C, anode 4 atm, oxygen 5.5 atm). Alinsunod dito, may pangangailangan para sa direktang mga cell ng gasolina ng alkohol na may mataas na density ng kapangyarihan sa kawalan ng gayong matinding mga kondisyon.
Buod ng imbensyon
Ang kasalukuyang imbensyon ay nauugnay sa mga cell ng gasolina ng alkohol na naglalaman ng mga solid acid electrolytes at paggamit ng isang panloob na reforming catalyst. Ang fuel cell sa pangkalahatan ay may kasamang anode, cathode, solid acid electrolyte, at internal reformer. Tinitiyak ng reformer ang pagbabago ng gasolina ng alkohol upang makagawa ng hydrogen. Ang puwersang nagtutulak para sa reforming reaction ay ang init na nabuo sa panahon ng mga exothermic na reaksyon sa fuel cell.
Ang paggamit ng solid acid electrolytes sa fuel cell ay ginagawang posible na ilagay ang reformer nang direkta sa tabi ng anode. Ito ay hindi dating naisip na posible dahil sa mataas na temperatura na kinakailangan para sa mga kilalang reforming material upang gumana nang epektibo at ang init sensitivity ng mga tipikal na polymer electrolyte membranes. Gayunpaman, kumpara sa mga conventional polymer electrolyte membranes, ang solid acid electrolyte ay maaaring makatiis ng mas mataas na temperatura, na ginagawang posible na mahanap ang reformer na katabi ng anode at samakatuwid ay malapit sa electrolyte. Sa pagsasaayos na ito, ang basurang init na nabuo ng electrolyte ay sinisipsip ng reformer at nagsisilbing puwersang nagtutulak para sa endothermic reforming reaction.
Maikling paglalarawan ng mga guhit
Ang mga ito at iba pang mga tampok at pakinabang ng kasalukuyang imbensyon ay mas mauunawaan sa pamamagitan ng pagtukoy sa sumusunod na detalyadong paglalarawan na kinuha kasabay ng mga kasamang mga guhit, kung saan:
Ang Figure 1 ay isang eskematiko na paglalarawan ng isang fuel cell ayon sa isang embodiment ng kasalukuyang imbensyon;
Ang Figure 2 ay isang graphical na paghahambing ng mga kurba sa pagitan ng power density at cell voltage para sa mga fuel cell na nakuha alinsunod sa Mga Halimbawa 1 at 2 at Comparative Example 1;
Ang Figure 3 ay isang graphical na paghahambing ng power density-cell voltage curves para sa mga fuel cell na nakuha alinsunod sa Mga Halimbawa 3, 4 at 5 at Comparative Example 2; At
Ang Figure 4 ay isang graphical na paghahambing ng densidad ng kapangyarihan kumpara sa mga kurba ng boltahe ng cell para sa mga fuel cell na nakuha alinsunod sa Comparative Examples 2 at 3.
Detalyadong Paglalarawan ng Imbensyon
Ang kasalukuyang imbensyon ay nauugnay sa direktang mga cell ng gasolina ng alkohol na naglalaman ng mga solid acid electrolytes at paggamit ng internal reforming catalyst sa pisikal na pakikipag-ugnayan sa isang membrane electrode assembly (MEA) na idinisenyo upang repormahin ang alcohol fuel upang makagawa ng hydrogen. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagganap ng mga fuel cell, na nagko-convert ng kemikal na enerhiya sa mga alkohol nang direkta sa elektrikal na kapangyarihan, ay nananatiling hindi kasiya-siya dahil sa mga kinetic na limitasyon na ipinataw ng mga catalyst ng fuel cell electrode. Gayunpaman, kilalang-kilala na ang mga kinetic na limitasyong ito ay makabuluhang nababawasan kapag ginamit ang hydrogen fuel. Alinsunod dito, ang kasalukuyang imbensyon ay gumagamit ng isang reforming catalyst o reformer na idinisenyo upang baguhin ang isang gasolina ng alkohol upang makagawa ng hydrogen, sa gayon ay binabawasan o inaalis ang kinetic na mga limitasyon na nauugnay sa gasolina ng alkohol. Ang mga gasolina ng alak ay binago ng singaw ayon sa mga sumusunod na halimbawa ng reaksyon:
Methanol hanggang hydrogen: CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 ;
Ethanol hanggang hydrogen: C 2 H 5 OH+3H 2 O→6H 2 +2CO 2.
Gayunpaman, ang reforming reaksyon ay lubos na endothermic. Samakatuwid, upang makuha ang puwersang nagtutulak para sa repormang reaksyon, ang repormador ay dapat na pinainit. Ang dami ng init na kinakailangan ay karaniwang humigit-kumulang 59 kJ bawat mole ng methanol (katumbas ng pagsunog ng humigit-kumulang 0.25 moles ng hydrogen) at humigit-kumulang 190 kJ bawat mole ng ethanol (katumbas ng pagsunog ng humigit-kumulang 0.78 moles ng hydrogen).
Bilang resulta ng pagpasa ng electric current sa panahon ng pagpapatakbo ng mga fuel cell, ang init ng basura ay nabuo, ang epektibong pag-alis nito ay may problema. Gayunpaman, ang henerasyon ng basurang init na ito ay ginagawang natural na pagpipilian ang paglalagay ng reformer na direktang katabi ng fuel cell. Ang pagsasaayos na ito ay nagpapahintulot sa hydrogen na maibigay mula sa reformer patungo sa fuel cell at pinapalamig ang fuel cell, at pinapayagan ang fuel cell na painitin ang reformer at magbigay ng puwersang nagtutulak para sa mga reaksyon doon. Ginagamit ang pagsasaayos na ito sa mga molten carbonate fuel cell at para sa mga reaksyon sa pagbabago ng methane na nagaganap sa humigit-kumulang 650°C. Gayunpaman, ang mga reaksyon sa pagbabago ng alkohol sa pangkalahatan ay nangyayari sa mga temperatura mula sa humigit-kumulang 200° C. hanggang humigit-kumulang 350° C., at wala pang angkop na fuel cell na gumagamit ng alcohol reforming ang nabubuo.
Ang kasalukuyang imbensyon ay nauugnay sa naturang fuel cell na gumagamit ng alcohol reforming. Gaya ng inilalarawan sa FIGURE 1, ang fuel cell 10 alinsunod sa kasalukuyang imbensyon ay karaniwang kinabibilangan ng unang kasalukuyang collector/gas diffusion layer 12, anode 12a, pangalawang kasalukuyang collector/gas diffusion layer 14, cathode 14a, electrolyte 16, at isang internal reforming catalyst 18. Internal reforming catalyst 18 na matatagpuan sa tabi ng anode 12a. Higit na partikular, ang reforming catalyst 18 ay nakaposisyon sa pagitan ng unang gas diffusion layer 12 at ng anode 12a. Maaaring gamitin ang anumang kilalang angkop na reforming catalyst 18. Kabilang sa mga di-limitadong halimbawa ng angkop na reforming catalyst ang mga pinaghalong Cu-Zn-Al oxide, mga pinaghalong Cu-Co-Zn-Al oxide, at mga pinaghalong Cu-Zn-Al-Zr oxide.
Anumang panggatong ng alkohol tulad ng methanol, ethanol at propanol ay maaaring gamitin. Bilang karagdagan, ang dimethyl ether ay maaaring gamitin bilang gasolina.
Sa kasaysayan, ang pagsasaayos na ito ay hindi itinuring na posible para sa mga cell ng gasolina ng alkohol dahil sa endothermic na katangian ng reforming reaction at ang sensitivity ng electrolyte sa init. Ang mga karaniwang alcohol fuel cell ay gumagamit ng polymer electrolyte membranes na hindi makatiis sa init na kinakailangan upang magbigay ng puwersang nagtutulak para sa reforming catalyst. Gayunpaman, ang mga electrolyte na ginamit sa mga fuel cell ng kasalukuyang imbensyon ay naglalaman ng mga solid acid electrolyte, tulad ng mga inilarawan sa U.S. Patent No. 6,468,684 na pinamagatang PROTON CONDUCTING MEMBRANE USING A SOLID ACID, ang buong nilalaman nito ay isinama dito sa pamamagitan ng reference, at sa sa parehong oras Nakabinbin ang U.S. Patent Application Serial No. 10/139043 na pinamagatang PROTON CONDUCTING MEMBRANE USING A SOLID ACID, ang buong nilalaman nito ay isinama din dito sa pamamagitan ng reference. Ang isang walang limitasyong halimbawa ng solid acid na angkop para gamitin bilang electrolyte sa kasalukuyang imbensyon ay CsH 2 PO 4 . Ang mga solid acid electrolyte na ginamit sa mga fuel cell ng kasalukuyang imbensyon ay maaaring makatiis ng mas mataas na temperatura, na ginagawang posible na ilagay ang reforming catalyst na direktang katabi ng anode. Bilang karagdagan, ang endothermic reforming reaction ay kumakain ng init na nabuo ng mga exothermic na reaksyon sa fuel cell, na bumubuo ng isang thermally balanced system.
Ang mga solid acid na ito ay ginagamit sa kanilang mga superprotic phase at nagsisilbing proton-conducting membranes sa hanay ng temperatura mula sa humigit-kumulang 100°C hanggang humigit-kumulang 350°C. Ang itaas na dulo ng hanay ng temperatura na ito ay perpekto para sa pagreporma ng methanol. Upang magbigay ng sapat na pagbuo ng init upang magbigay ng puwersang nagtutulak para sa repormang reaksyon, at upang matiyak ang kondaktibiti ng proton ng solid acid electrolyte, ang fuel cell ng kasalukuyang imbensyon ay mas mainam na gamitin sa mga temperaturang mula sa humigit-kumulang 100°C hanggang humigit-kumulang 500°C. Gayunpaman, mas mainam na patakbuhin ang fuel cell sa mga temperaturang mula sa humigit-kumulang 200°C hanggang humigit-kumulang 350°C. Bilang karagdagan sa makabuluhang pagpapabuti ng pagganap ng mga cell ng gasolina ng alkohol, ang medyo mataas na temperatura ng pagpapatakbo ng mga cell ng gasolina ng alkohol ng imbensyon ay maaaring magbigay-daan sa pagpapalit ng mga mamahaling metal catalyst tulad ng Pt/Ru at Pt sa anode at cathode, ayon sa pagkakabanggit, na may mas kaunting mamahaling materyales ng catalyst.
Ang mga sumusunod na halimbawa at paghahambing na mga halimbawa ay naglalarawan ng higit na mahusay na mga katangian ng pagganap ng mga cell ng gasolina ng alkohol ng imbensyon. Gayunpaman, ang mga halimbawang ito ay ipinakita para sa mga layunin ng paglalarawan lamang at hindi dapat ituring bilang nililimitahan ang imbensyon sa mga halimbawang ito.
Halimbawa 1: Methanol Fuel Cell
13 mg/cm2 Pt/Ru ay ginamit bilang anodic electrocatalyst. Cu (30% wt.) - Zn (20% wt.) - Ginamit ang Al bilang internal reforming catalyst. 15 mg/cm 2 Pt ang ginamit bilang cathode electrocatalyst. Ang isang CsH 2 PO 4 lamad na may kapal na 160 μm ay ginamit bilang isang electrolyte. Ang mga halo ng methanol at tubig na na-convert sa singaw ay ipinakain sa puwang ng anode sa isang rate ng daloy na 100 μL / min. Ang 30% na humidified oxygen ay ibinibigay sa cathode sa isang rate ng daloy na 50 cm 3 / min (karaniwang temperatura at presyon). Ang ratio ng methanol:water ay 25:75. Ang temperatura ng elemento ay itinakda sa 260°C.
Halimbawa 2: Ethanol Fuel Cell
13 mg/cm2 Pt/Ru ay ginamit bilang anodic electrocatalyst. Cu (30% wt.) - Zn (20% wt.) - Ginamit ang Al bilang internal reforming catalyst. 15 mg/cm 2 Pt ang ginamit bilang cathode electrocatalyst. Ang isang CsH 2 PO 4 lamad na may kapal na 160 μm ay ginamit bilang isang electrolyte. Ang mga halo ng ethanol at tubig na na-convert sa singaw ay ipinakain sa puwang ng anode sa isang rate ng daloy na 100 μL / min. Ang 30% na humidified oxygen ay ibinibigay sa cathode sa isang rate ng daloy na 50 cm 3 / min (karaniwang temperatura at presyon). Ang ratio ng ethanol:water ay 15:85. Ang temperatura ng elemento ay itinakda sa 260°C.
Pahambing na Halimbawa 1 - Fuel Cell Gamit ang Purong H 2
13 mg/cm2 Pt/Ru ay ginamit bilang anodic electrocatalyst. 15 mg/cm 2 Pt ang ginamit bilang cathode electrocatalyst. Ang isang CsH 2 PO 4 lamad na may kapal na 160 μm ay ginamit bilang isang electrolyte. Ang 3% na humidified hydrogen ay ibinibigay sa anode space sa isang rate ng daloy na 100 μL / min. Ang 30% na humidified oxygen ay ibinibigay sa cathode sa isang rate ng daloy na 50 cm 3 / min (karaniwang temperatura at presyon). Ang temperatura ng elemento ay itinakda sa 260°C.
Ipinapakita ng Figure 2 ang mga kurba ng ugnayan sa pagitan ng partikular na kapangyarihan at boltahe ng cell para sa mga halimbawa 1 at 2 at paghahambing na halimbawa 1. Gaya ng ipinakita, para sa methanol fuel cell (halimbawa 1) ang isang peak power density na 69 mW/cm 2 ay nakakamit, para sa ang ethanol (halimbawa 2) fuel cell cell ay nakakamit ng peak power density na 53 mW/cm2, at para sa isang hydrogen fuel cell (Comparative Example 1) ang peak power density na 80 ay nakakamit
mW/cm2. Ang mga resultang ito ay nagpapakita na ang mga fuel cell na nakuha alinsunod sa Halimbawa 1 at Comparative Example 1 ay halos magkapareho, na nagpapahiwatig na ang methanol fuel cell na may reformer ay nagpapakita ng pagganap na halos kasing ganda ng isang hydrogen fuel cell. na isang makabuluhang pagpapabuti. Gayunpaman, tulad ng ipinakita sa mga sumusunod na halimbawa at paghahambing na mga halimbawa, sa pamamagitan ng pagbabawas ng kapal ng electrolyte, ang isang karagdagang pagtaas sa density ng kapangyarihan ay nakakamit.
Ang fuel cell ay ginawa sa pamamagitan ng slurry deposition ng CsH 2 PO 4 papunta sa isang buhaghag na hindi kinakalawang na asero na suporta, na nagsilbing parehong gas diffusion layer at kasalukuyang collector. Ang layer ng cathode electrocatalyst ay unang idineposito sa layer ng pagsasabog ng gas at pagkatapos ay i-compact bago ang pag-deposition ng electrolyte layer. Pagkatapos nito, ang isang layer ng anode electrocatalyst ay idineposito, na sinusundan ng paglalagay ng pangalawang gas diffusion electrode bilang huling layer ng istraktura.
Isang halo ng CsH 2 PO 4 , Pt (50 atomic wt %) Ru, Pt (40 wt %) - Ru (20 wt %) na suportado sa C (40 wt %) at naphthalene ang ginamit bilang anode electrode. Ang ratio ng mga bahagi sa pinaghalong CsH 2 PO 4:Pt-Ru:Pt-Ru-C: naphthalene ay 3:3:1:0.5 (wt). Ang timpla ay ginamit sa kabuuang halaga na 50 mg. Ang Pt at Ru loading ay 5.6 mg/cm2 at 2.9 mg/cm2, ayon sa pagkakabanggit. Ang lugar ng anode electrode ay 1.74 cm 2.
Ang pinaghalong CsH 2 PO 4 , Pt, Pt (50 wt.%) na idineposito sa C (50 wt. %) at naphthalene ay ginamit bilang cathode electrode. Ang ratio ng mga bahagi sa pinaghalong CsH 2 PO 4:Pt:Pt-C: naphthalene ay 3:3:1:1 (wt). Ang timpla ay ginamit sa kabuuang halaga na 50 mg. Ang mga Pt loading ay 7.7 mg/cm 2 . Ang lugar ng katod ay 2.3-2.9 cm 1 .
CuO (30 wt. %) - ZnO (20 wt. %) - Al 2 O 3 ay ginamit bilang isang reforming catalyst, iyon ay, CuO (31 mol. %) - ZnO (16 mol. %) - Al 2 O 3 . Ang reforming catalyst ay inihanda ng isang co-precipitation method gamit ang isang solusyon ng tanso, zinc at aluminum nitrate (kabuuang metal na konsentrasyon ay 1 mol/L) at isang may tubig na solusyon ng sodium carbonates (1.1 mol/L). Ang namuo ay hugasan ng deionized na tubig, sinala at tuyo sa hangin sa 120 ° C sa loob ng 12 oras. Ang pinatuyong pulbos sa halagang 1 g ay bahagyang pinindot sa kapal na 3.1 mm at diameter na 15.6 mm, at pagkatapos ay na-calcined sa 350 ° C sa loob ng 2 oras.
Ang isang CsH 2 PO 4 lamad na may kapal na 47 μm ay ginamit bilang isang electrolyte.
Ang isang methanol-water solution (43% vol. o 37% wt. o 25% mol. o 1.85 M methanol) ay ipinakain sa pamamagitan ng isang glass evaporator (200°C) sa rate ng daloy na 135 μL/min. Ang temperatura ng elemento ay itinakda sa 260°C.
Ang fuel cell ay inihanda alinsunod sa Halimbawa 3 sa itaas, maliban na hindi isang methanol-water mixture, ngunit isang ethanol-water mixture (36% vol. o 31% wt.) ang ipinakain sa pamamagitan ng evaporator (200°C) sa isang rate ng daloy ng 114 μl/min . o 15 mol.%, o 0.98 M ethanol).
Ang fuel cell ay inihanda alinsunod sa Halimbawa 3 sa itaas, maliban na sa rate ng daloy na 100 μL/min, sa halip na ang methanol-water mixture, vodka (Absolut Vodka, Sweden) (40% vol. o 34% wt., o 17% mol) ay ibinigay . ethanol).
Pahambing na halimbawa 2
Ang fuel cell ay inihanda alinsunod sa Halimbawa 3 sa itaas, maliban na sa halip na isang methanol-water mixture, ang pinatuyong hydrogen ay ginamit sa halagang 100 standard cubic centimeters kada minuto, humidified na may mainit na tubig (70°C).
Pahambing na halimbawa 3
Ang isang fuel cell ay inihanda alinsunod sa Halimbawa 3 sa itaas, maliban na walang reforming catalyst ang ginamit at ang temperatura ng cell ay itinakda sa 240°C.
Pahambing na halimbawa 4
Ang isang fuel cell ay inihanda alinsunod sa Comparative Example 2, maliban na ang cell temperature ay nakatakda sa 240°C.
Ipinapakita ng Figure 3 ang power density versus cell voltage curves para sa Mga Halimbawa 3, 4 at 5 at Comparative Example 2. Gaya ng ipinakita, ang methanol fuel cell (Halimbawa 3) ay nakamit ang peak power density na 224 mW/cm2, na kumakatawan sa isang makabuluhang pagtaas ng power density kumpara sa fuel cell na nakuha alinsunod sa Halimbawa 1 at pagkakaroon ng mas makapal na electrolyte. Ang methanol fuel cell na ito ay nagpapakita rin ng kapansin-pansing pagpapabuti sa performance kumpara sa methanol fuel cells na hindi gumagamit ng internal reformer, gaya ng mas mahusay na ipinakita sa Figure 4. Ang ethanol fuel cell (Halimbawa 4) ay nagpapakita rin ng tumaas na power density at cell voltage kumpara sa ethanol fuel cell. pagkakaroon ng mas makapal na electrolyte membrane (halimbawa 2). Gayunpaman, ang methanol fuel cell (Halimbawa 3) ay ipinakitang mas mahusay kaysa sa ethanol fuel cell (Halimbawa 4). Para sa vodka fuel cell (halimbawa 5), ang mga density ng kapangyarihan na maihahambing sa isang ethanol fuel cell ay nakakamit. Tulad ng ipinapakita sa Figure 3, ang methanol fuel cell (Halimbawa 3) ay nagpapakita ng mga katangian ng pagganap na humigit-kumulang kasing ganda ng hydrogen fuel cell (Comparative Example 2).
Ipinapakita ng Figure 4 ang power density versus cell voltage curves para sa Comparative Examples 3 at 4. Gaya ng ipinapakita, ang reformerless methanol fuel cell (Comparative Example 3) ay nakakamit ng power density na makabuluhang mas mababa kaysa sa mga nakamit para sa hydrogen fuel cell (Comparative Example 4). Bilang karagdagan, ipinapakita ng Mga Figure 2, 3 at 4 na, kumpara sa isang methanol fuel cell na walang reformer (Comparative Example 3), makabuluhang mas mataas na densidad ng kuryente ang nakakamit para sa methanol fuel cell na may mga reformer (Mga Halimbawa 1 at 3).
Ang nabanggit na paglalarawan ay ipinakita upang ipakilala ang kasalukuyang ginustong mga embodiment ng imbensyon. Ang mga bihasa sa may-katuturang sining at teknolohiya kung saan nauugnay ang imbensyon na ito ay mauunawaan na ang mga pagbabago at pagbabago ay maaaring gawin sa mga inilarawang embodiment nang walang makabuluhang paglihis sa mga prinsipyo, saklaw at diwa ng kasalukuyang imbensyon. Alinsunod dito, ang nabanggit na paglalarawan ay hindi dapat kunin na sumangguni lamang sa mga partikular na embodiment na inilarawan, ngunit sa halip ay dapat na maunawaan na naaayon at upang suportahan ang mga sumusunod na claim, na naglalaman ng ganap at pinakalayunin na saklaw ng imbensyon.
1. Isang fuel cell kabilang ang: isang anode electrocatalytic layer, isang cathode electrocatalytic layer, isang electrolyte layer na naglalaman ng solid acid, isang gas diffusion layer, at isang internal reforming catalyst na matatagpuan sa tabi ng anode electrocatalytic layer, upang ang internal reforming catalyst ay na matatagpuan sa pagitan ng anode electrocatalytic layer at ng gas diffusion layer, at nasa pisikal na contact sa anode electrocatalytic layer.
2. Ang fuel cell ayon sa claim 1, kung saan ang solid acid electrolyte ay naglalaman ng CsH 2 PO 4 .
3. Ang fuel cell ng claim 1, kung saan ang reforming catalyst ay pinili mula sa grupo na binubuo ng Cu-Zn-Al oxide mixtures, Cu-Co-Zn-Al oxide mixtures at Cu-Zn-Al-Zr oxide mixtures.
4. Isang paraan ng pagpapatakbo ng fuel cell, kabilang ang:
suplay ng langis; at pagpapatakbo ng fuel cell sa isang temperatura mula sa humigit-kumulang 100°C hanggang humigit-kumulang 500°C.
5. Ang pamamaraan ayon sa claim 4, kung saan ang gasolina ay alkohol.
6. Ang pamamaraan ayon sa claim 4, kung saan ang gasolina ay pinili mula sa pangkat na binubuo ng methanol, ethanol, propanol at dimethyl ether.
7. Ang paraan ng paghahabol 4, kung saan ang fuel cell ay pinapatakbo sa isang temperatura sa hanay na humigit-kumulang 200°C hanggang humigit-kumulang 350°C.
8. Ang paraan ng paghahabol 4, kung saan ang reforming catalyst ay pinili mula sa grupo na binubuo ng Cu-Zn-Al oxide mixtures, Cu-Co-Zn-Al oxide mixtures at Cu-Zn-Al-Zr oxide mixtures.
9. Ang paraan ayon sa claim 4, kung saan ang electrolyte ay naglalaman ng solid acid.
10. Ang pamamaraan ayon sa claim 9, kung saan ang solid acid ay naglalaman ng CsH 2 PO 4 .
11. Isang paraan ng pagpapatakbo ng fuel cell, kabilang ang:
pagbuo ng isang anodic electrocatalytic layer;
pagbuo ng isang cathode electrocatalytic layer;
bumubuo ng isang electrolyte layer na naglalaman ng isang solid acid;
pagbuo ng isang gas diffusion layer at
bumubuo ng panloob na reforming catalyst na katabi ng anodic electrocatalytic layer upang ang internal reforming catalyst ay matatagpuan sa pagitan ng anodic electrocatalytic layer at ng gas diffusion layer at nasa pisikal na contact sa anodic electrocatalytic layer;
suplay ng langis; at pagpapatakbo ng fuel cell sa isang temperatura mula sa humigit-kumulang 200°C hanggang humigit-kumulang 350°C.
12. Ang pamamaraan ayon sa claim 11, kung saan ang gasolina ay alkohol.
13. Ang pamamaraan ayon sa claim 11, kung saan ang gasolina ay pinili mula sa pangkat na binubuo ng methanol, ethanol, propanol at dimethyl ether.
14. Ang paraan ng paghahabol 11, kung saan ang reforming catalyst ay pinili mula sa pangkat na binubuo ng pinaghalong Cu-Zn-Al oxides, mixtures ng Cu-Co-Zn-Al oxides at mixtures ng Cu-Zn-Al-Zr oxides .
15. Ang pamamaraan ayon sa claim 11, kung saan ang electrolyte ay naglalaman ng solid acid.
16. Ang pamamaraan ayon sa claim 15, kung saan ang solid acid ay naglalaman ng CsH 2 PO 4 .
17. Isang paraan ng pagpapatakbo ng fuel cell, kabilang ang:
pagbuo ng isang anodic electrocatalytic layer;
pagbuo ng isang cathode electrocatalytic layer;
bumubuo ng isang electrolyte layer na naglalaman ng isang solid acid;
pagbuo ng isang gas diffusion layer at
bumubuo ng panloob na reforming catalyst na katabi ng anodic electrocatalytic layer upang ang internal reforming catalyst ay matatagpuan sa pagitan ng anodic electrocatalytic layer at ng gas diffusion layer at nasa pisikal na contact sa anodic electrocatalytic layer;
supply ng gasolina ng alkohol; at pagpapatakbo ng fuel cell sa isang temperatura mula sa humigit-kumulang 100°C hanggang humigit-kumulang 500°C.
18. Ang pamamaraan ayon sa claim 17, kung saan ang gasolina ay pinili mula sa pangkat na binubuo ng methanol, ethanol, propanol at dimethyl ether.
19. Ang paraan ng paghahabol 17, kung saan ang fuel cell ay pinapatakbo sa isang temperatura mula sa humigit-kumulang 200°C hanggang humigit-kumulang 350°C.
20. Ang paraan ng paghahabol 17, kung saan ang reforming catalyst ay pinili mula sa grupo na binubuo ng Cu-Zn-Al oxide mixtures, Cu-Co-Zn-Al oxide mixtures at Cu-Zn-Al-Zr oxide mixtures.
21. Ang pamamaraan ayon sa claim 17, kung saan ang solid acid electrolyte ay naglalaman ng CsH 2 PO 4 .
22. Isang paraan ng pagpapatakbo ng fuel cell, kabilang ang:
pagbuo ng isang anodic electrocatalytic layer;
pagbuo ng isang cathode electrocatalytic layer;
bumubuo ng isang electrolyte layer na naglalaman ng isang solid acid;
pagbuo ng isang gas diffusion layer at
bumubuo ng panloob na reforming catalyst na katabi ng anodic electrocatalytic layer upang ang internal reforming catalyst ay matatagpuan sa pagitan ng anodic electrocatalytic layer at ng gas diffusion layer at nasa pisikal na contact sa anodic electrocatalytic layer;
supply ng gasolina ng alkohol; at pagpapatakbo ng fuel cell sa isang temperatura mula sa humigit-kumulang 200°C hanggang humigit-kumulang 350°C.
Ang imbensyon ay nauugnay sa direktang kumikilos na mga cell ng gasolina ng alkohol gamit ang mga solid acid electrolytes at panloob na reforming catalysts
-
Milan Metropolitan: mapa, mga presyo ng tiket at kapaki-pakinabang na mga tip Magkano ang halaga ng mga tiket?
-
Pag-aaral na basahin ang mga diagram ng Jeppesen - Tutorial sa Pag-install ng mga addon na makabuluhang mapapabuti ang mga graphics at pagiging totoo ng simulator
-
Kailan at sa anong mga kaso dapat magsumite ang isang indibidwal na negosyante ng zero declaration?
-
Ano ang isang epithet at paano ito mahahanap?
